熊 朕，魏于航，李瑞昕，赵文波，周晓文

(1. 西华大学西华学院，四川成都610039;2.西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039;3.中国核工业集团华兴建设有限公司，江苏南京210000;4.福建省地震局预报中心，福建福州350002;5.都江堰市城乡建设局，四川成都611830)

0 前言

随着水泥混凝土路面施工技术的不断完善，水泥混凝土路面发展的速度较快，在技术上、经济上也将显示出明显的优势，然而由于水泥混凝土自身的低韧性，随温度、湿度变化而变形大，以及需设置接缝等缺点，特别是由于受到所经地区的地质、气候等自然环境多变的影响，加上混凝土路面设计标准不高和建设者们对路基、路面施工技术的认识不高，工程质量监管机制不完善，养护管理不到位等原因，不少路段出现断裂、掉角、脱皮等病害［1］。

为此，针对水泥混凝土路面的常见病害进行仔细分析，找出其产生的原因，并采取有效的预防措施［1］。

1 水泥混凝土路面常见病害及其原因

水泥混凝土路面常见的病害有两类，一是水泥混凝土板损坏，二是接缝破损，下面就其产生的原因分别作出分析。同时超载引起的破坏不容忽视。

1.1 水泥混凝土板损坏

路面板内破坏是指水泥混凝土公路在使用一段时间后，公路表面因各种原因引起的质量病害，主要体现在表面裂缝和贯通裂缝这两方面。表面裂缝是指水泥混凝土公路表面上的裂缝，贯通裂缝则是指贯穿整个水泥混凝土公路板块厚度的裂缝［2］。

1.1.1 纵向裂缝

由于路基体填料、施工方法不当等，导致路基不均匀沉降，使路面板在自重和行车压力作用下产生跟路线走向平行或基本平行的裂缝［2］。

1.1.2 横斜向裂缝

由于水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等原因导致水泥混凝土路面产生垂直于路线方向的有规则的裂缝［2］。

1.1.3 掉角

掉角常由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当，或者填缝料失效，造成路表水沿缝隙不渗，尤其是当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使扳角处产生唧泥，板下被冲刷掏空，造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角。

路面板的接缝传荷能力差，或在施工中为了使角部容易振捣，少出现蜂面，特意用些粗骨料少的混凝土，振捣时间又长一些，造成表层浆体过多，骨料下沉集中的分层离析，使其抗折强度降低，反之因振捣不密实，角部侧面有蜂窝麻面，很容易出现掉角。

1.1.4 交叉裂缝和破碎板

交叉裂缝和破碎板是水泥混凝土路面的一种严重破坏形式，对行车的安全和舒适性产生较大的影响。公路运输超载严重，路面板厚度不足或强度偏低，板底脱空基层松散或强度不够，土基的不均匀沉降地下水位过高路基液化等都可能会导致路面板出现交叉裂缝或破碎板。

另外，当路面出现纵向横、斜向等各种裂缝时，如果养护不及时，路表水沿缝隙进入基层或路基，导致基层和路基浸水软化，在重载反复作用下，裂缝会进一步扩展，如此循环，久而久之，路面就会产生交叉裂缝，甚至出现破碎现象。

1.1.5 孔洞

混凝土路面表面呈现破损和孔洞，主要原因是施工质量差，或混凝土材料中夹带朽木纸张和泥块树叶等杂物，还有春季施工，水中夹带冰块造成的。

1.2 接缝破损原因

接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节，出现病害的机率大，类型也多。接缝类病害的发生范围虽然是局部的，但往往会引起板块出现断裂，造成使用寿命迅速降低［3］。

1.2.1 接缝挤碎

接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约50CM宽度范围内，出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块。接缝挤碎主要是由于接缝施工不当(包括缝板不垂直上宽下窄，传力杆，拉杆设置不当等)，或者因填缝料剥落、挤出、老化，接缝被硬石子阻塞，当混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。

接缝处两端混凝土强度不一致，由于传力杆的作用，同样会造成混凝土板破碎现象，但这种情况，一般在普通路段上比较少见，多出现在构造物接头部位。

此外，板边混凝土振捣不密度，强度降低，或者接缝中渗入水后，导致基层，路基软弱和唧泥，造成沿接缝边缘处板底小范围的脱落，在行车荷载反复作用下，也会导致接缝出现碎裂。

1.2.2 拱起

混凝土板胀缝间距较长，头一至二年混凝土板在伸胀时问题还不明显。收缩时，因接缝填缝料失效，板缝就会掉进土或石子，加上不及时清扫养护，年复一年的热胀冷缩，板缝一年年加宽，导致混凝土板伸胀时产生的压力大于基层与混凝土板间的摩擦力，但未超过混凝土的抗压强度时，由于板的伸长，两板就会向上拱起。曾经发生了路面拱起，骑摩托车男子连人带车被拱飞十余米的事故。路面拱起至少50厘米高，如图1所示。

图1 路面拱起

据调查，春秋两季气温较低时施工的混凝土路面，因胀量较大，更容易出现拱起现象。

1.2.3 唧泥和板底脱空

唧泥和板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的基层细料被渗入并滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部范围脱空。如图2所示。

图2 唧泥

接缝填缝料失效，基层材料不耐冲刷，接缝传荷能力差和重载反复作用是引起唧泥的主要原因。

公路排水系统不完善如路面横坡设置不当或路基排水不畅时，路基、路面被水浸泡时也会使路面产生唧泥现象，进而出现板底脱空。

另外由于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不均匀沉降同样会导致底板出现脱空。

1.2.4 错台

错台不但降低行车舒适性，还会造成路面面板开裂等其他病害。错台和面板开裂如图3所示。

图3 错台及面板开裂

错台原因有:

(1)雨水沿接缝渗入基层，在行车荷载作用下产生唧泥，同时相邻块之间产生抽吸作用，使细料向后方板移动、堆集、造成前板低，后板高的错台现象［3］。

(2)基层不均匀的沉陷。

(3)基础抗刷能力较差，基层表面采用砂或石屑等松散细料［3］。

1.3 超载造成的损害

超载在我国是道路行驶车辆普遍存在和日益严重的问题。公路超载现象已经成为公路路面破坏的主要原因。由于交通量剧增，汽车车型日益大型化、轴载日益重型化等方面的原因，一些公路混凝土路面使用五年左右就出现路面破坏。

实际情况路面修建完成后数年，某些道路日平均标准轴载作用次数已经大大超过了设计使用末期［4］。水泥混凝土面板的最大弯拉应力随着轴载的增加而增加，当轴载增加到一定数量时，混凝土路面板承受的最大弯拉应力也将超过其额定弯拉强度，从而导致混凝土路面破损［4］。

超载对路面的破坏作用不是简单的线形关系，而是指数关系。水泥路面对超限运输和超载运输十分敏感，一次超载和超限运输就可能造成严重影响和破坏。

2 水泥混凝土常见病害的预防措施

因为水泥混凝土路面出现病害不好修复，所以一定要对设计、施工、养护管理每一个环节认真负责，不然都有可能给混凝土路面造成不良后果。

2.1 设计方面

在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展，在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适当提高技术标准和设计厚度，以适应我国公路不断增长的交通量的需要。在软基路段，桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算。

其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配。对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过渡路面形式;待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板。

在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。

另外，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料，路线设计中，应尽量避免路线穿过洼地(包括平原上的局部小块洼地)在不得已的情况下，应在路堤两侧都采取措施，截断表面水流向路堤。

2.2 施工方面

质量是工程的生命，加强现场施工质量控制，施工前应充分健全质量保证体系，做到层层把关，把责任落实到个人。施工中加强现场监理、监督和试验检测力度［6］。

合理地选择原材料，严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提。推广使用滑模机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板质量的有利措施。如图4所示。

图4 滑动模板施工

板件成型后，根据当地气温条件及时切割和严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造成强度不足;应尽量断交施工，如有困难非不断交施工，现场便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂。

如果养护不及时或者时间不充分，对混凝土路面裂缝产生有着直接的影响。如果养护不及时，就会造成顶面失水快，收缩迅速，板底失水慢，收缩缓慢。翘曲后则可能是板产生裂缝。因此一定要加强混凝土的早期养护［5］。

水泥混凝土路面基层应具有较高的强度、较高的密实度和较好的水稳性。应采用石灰或水泥稳定基层来满足要求［5］。

基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝。

为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀。不要将两种材料性质差异很大的路堤直接相接，而设置一个过渡段。

2.3 管理、养护方面

水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护。

对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石及其它硬物，以免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生。

为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致路面的破坏。

要定期检测混凝土路面状况并及时进行治理工作，以延长路面使用寿命，减少养护维修工作量和费用等［4］。

2.4 超载运输方面的措施

应加强路政的管理，严格控制超载车辆的行驶。具体措施如下:

1)加强源头管理。公安机关对需要办理牌照的运输车辆要进行严格检查，对“大吨小标”、“大车小标”的车辆，坚决不发牌、证。还要加大对超限运输车辆的执法力度，公安机关对超限运输车辆一旦查出，应立即吊扣、吊销驾驶证，并坚决卸载超限货物。

2)限载，这是避免公路混凝土路面早期破坏的根本措施，也是提高公路混凝土路面寿命最根本和最有效的措施。在收费站和高速公路入口处配置计算机、电子秤，自动检测车辆的载重情况，限制超载汽车进入公路，并对相关人员采取处罚。还可以采用根据车辆实际重量来进行收费。

3)采用强基厚面的措施减小超载对水泥混凝土路面的不利影响。

3 结语

水泥混凝土路面的病害形成的原因很多，但主要是路基、基层强度不均匀，接缝料失效，不按规范施工，养护管理不善造成的。

通过对病害进行分类，分析病害原因及超载运输造成的路面破坏，从设计、施工、养护以及超载运输等方面提出措施，可以有效地预防和治理水泥混凝土路面的病害，从而保证道路的服务水平和通行能力。

［1］张甫，范志军.浅谈水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施［J］.商品混凝土，2013(3):128－129.

［2］王力.浅谈水泥混凝土路面常见病害及防治措施［J］.黑龙江科技信息，2013(4):230.

［3］张海乾.水泥混凝土路面常见病害及其防治措施［J］.青海交通科技，2013(4):43 －46.

［4］吕华强.高速公路水泥混凝土路面质量病害问题成因及防治措施［J］.北方交通，2013(12):68－70.

［5］范云飞.水泥混凝土路面裂缝原因及防治措施［J］.交通世界(建养、机械)，2013(8):153 －154.

［6］蒋海燕.浅谈农村公路常见质量病害成因与防治措施［J］.科学之友，2013(5):69－71