混凝土路面破损状况及分类

　　水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好的路面结构，在世界上各工业发达国家，水泥混凝土路面与沥青混凝土路面两种结构一直同步发展，都各有所长。许多国家对水泥混凝土路面的修筑技术一直在进行研究和总结，取得了很多成果，并得到了广泛的应用，特别是重交通的高速公路上，水泥混凝土路面得到更广泛的应用。

　　但水泥混凝土路面的病害是一个普遍存在的问题，世界各国对水泥混凝土路面的养护进行了大量研究。由于水泥混凝土路面病害种类较多，出现的原因也较为复杂，目前为止还没有一套经济快速、适应性强而成熟的根治方法，仍处于多种处治方法并行的试验研究阶段。

　　建国初期，由于资金、能源有限、水泥紧缺，我国修建水泥混凝土路面的公路里程较少。到1970年底我国水泥混凝土路面仅200km，占高级、次高级路面里程的0.9%左右。此后在公路路面修筑过程中，发现沥青路面出现不少病害，同时为缓解沥青供应不足的问题，一些省、市如浙江、广东、湖南、江苏等省开始修筑水泥混凝土路面。随着修筑里程的增加和各科研院所对水泥混凝土路面的深入研究，以及实践经验的积累，修筑技术不断改进，工程质量也不断提高。又由于水泥混凝土路面的适应性和抗灾能力均较强，较好地满足了现代化交通的要求，此后，水泥混凝土路面得到了迅猛的发展。到1998年底，水泥混凝土路面公路里程增至83652Km，占高级、次高级路面比重的16.4%，其发展速度在国外也是罕见的。 "十五"期间我国将累计建成2万公里左右的高速公路，且水泥混凝土路面里程还将继续增长，其修建技术也需要进一步的提高。

　　国内早期修建的水泥混凝土路面，主要用于低等级公路上，设计强度偏低，面板厚度偏薄。如，水泥混凝土抗压强度除少数为30MPa外，多数为20～25MPa;，厚度一般为16～24cm。这些砼路面在行车荷载和环境因素作用下，有的修建不久便出现破坏，大多未达到使用寿命就已破坏而不能使用了，又不得不进行罩面，补强或改建。

　　改革开放以来，随着国民经济的迅速发展，公路交通量和汽车载重量日趋增加，路面结构的损坏也日趋加速，不仅加快了早期修建的旧混凝土路面接近其使用寿命，而且使近年新建的水泥混凝土路面在远未达到其实际使用年限时就出现了不同程度的损坏。特别是中南地区，如湖南、湖北、广东等省由于气候湿热，降水量大等环境因素，和计算理论、设计、材料、施工技术、施工管理和质量控制等方面的不足，观测80年代中后期和90年代修筑的水泥混凝土路面，无论是二级公路或是高速公路，许多投入使用3～5年后就出现了大量的早期破坏，严重影响行车的速度及舒适性和安全性。据不完全统计，我国现有的水泥混凝土路面有50~60%左右都面临着修复和改善。

　　水泥混凝土路面常见的损坏包括破碎、开裂、板边缘和角隅的损坏、接缝的损坏、板面磨损和错台等几种。按其损坏形式可分为两大类：

　　混凝土路面早期、局部病害最常见的形式为裂缝、孔洞坑槽、接缝附近混凝土局部损坏、边角断裂及表层脱落等。据调查，大多数混凝土路面的严重破损最初都表现为路面局部病害，这些小范围的、局部的、非结构性的、混凝土材料的损害若得不到及时、有效的修复，将导致破损范围进一步扩大、病害进一步加剧，最终导致大范围的、结构性的、整板损坏，造成更大的经济损失。即由最初的小范围局部材料破损发展到后期的大范围结构破损。"及时发现、尽早修复"是混凝土路面病害最科学、最经济的处理措施。

        快速修复材料的技术要求

　　我国现阶段混凝土路面日常养护水平较低，对于局部缺陷的快速修复还没有很好的对策，常用的水泥基材料局部修复技术不仅工艺较复杂、开放交通时间长，而且修补界面粘结差，效果很不理想；而这些局部缺陷若采用整板修复技术，不仅修复工期长而且很不经济。

　　我国水泥混凝土路面传统的修补的方法是将破损的混凝土除掉，新铺上与原设计标号相同或高标号的普通混凝土。采用普通水泥混凝土修补被损坏的混凝土路面，主要有如下缺点：

　　（1） 收缩大，易导致新浇混凝土开裂；

　　（2） 水泥混凝土本身拉伸强度低，与老混凝土结合差；

　　（3） 新老混凝土间的界面薄弱，易使修补层剥落； 

　　（4） 修复及养生工期长，影响交通。

　　我国水泥混凝土路面的病害（特别是大量局部病害）得不到及时、有效修复，其主要原因是修补材料的性能不理想及修补工艺不切合我国公路修补的具体实际。用于水泥混凝土路面板局部缺陷修补的材料必须满足下列技术及施工要求：

　　（1） 快硬、高早强，以满足公路修补后快速开放交通的要求；

　　（2） 粘结力强、韧性好，修补界面粘结强度不低于旧混凝土，以保证局部修补的效果；

　　（3） 施工快速、简单、方便，不需使用大型机具；

　　（4） 施工后不需养护或只需稍加养护即可开放交通；

　　（5） 耐磨性高，耐久性好； 

　　（6） 收缩小，后期性能稳定；

　　（7） 平整度好，修补材料的颜色与老混凝土基本一致，无明显差异。

        破损快速修复方法分类

　　由于混凝土路面病害种类较多，出现的原因也较为复杂，目前为止仍处于研究阶段。不同种类的病害其出现的原因不同，即使是同一类病害（如路面板开裂），其出现的时间及原因也存在差异，因此在进行路面病害修补前，应清楚了解病害出现的原因，有针对性地采取相应的措施，才能得到较好的修复效果。

　　根据路面破损的情况，其快速修补方法可分为全厚度修补（或更换面板）及局部修补两大类。

　　局部修补旨在消除混凝土路面表面局部的病害，可分为表面薄层（麻面、骨料外露等）修复、坑洞（接缝及边角处）局部修复、裂缝注（渗）胶修复、裂缝表面封闭止水修复。局部修补技术在根治剥落、坑洞、初期微细裂缝和板上端1/3板厚之内的其他病害方面十分有效。如果病害延伸深度超过面板厚度的1/3，那么就应改用全厚修补。局部修补技术的应用要合理，它仅仅用于更换破损混凝土，一般仅能修复路面非结构性损害，即它仅能修补或更换已经破损的混凝土材料，而不能修复已损坏的路面结构。不应使用局部修补技术去根除全厚病害，否则应使用全厚修补或荷载传递修复技术根除全存病害。因此，在确定修补方案前，应对混凝土病害产生的原因进行充分调查。

　　全厚度修补（或更换面板）不仅可修补或更换破损的材料，而且能恢复路面原有结构，在修复路面结构性损坏（如板面破碎）方面相当有效，但其修补工期较长。一般在修复前尚需对损坏的基层、接缝及传力装置进行处理。

　　"水泥混凝土路面快速修复成套技术的研究"被列为交通部及湖南省交通厅的科研课题，固特邦公司与设计研究院、高校在此方面进行了大量工作，部分成果已在我国推广应用，取得了较好效果。

        全厚度修补（或更换面板）

　　混凝土路面全厚修补的目的是恢复具有局部修补无法恢复的某种混凝土路面病害的结构整体性，并改进其行驶质量。板面破碎、严重开裂和接缝严重破损是最常见的需要全厚修补或面板更换的病害。

　　全厚修补范围要将所有重要病害包括在内。为了保证将所有不坚固混凝土包括在选定的修补范围之内，一般将边界扩展到至少离可见病害两则0.6m处。

　　全厚修补采用混凝土修补材料，快速修补用的混凝土材料可掺用固特邦公司研制的"QTA系列混凝土路面快速修补剂"。QTA系列混凝土路面快速修补剂现有QTA-Ⅰ及QTA-Ⅱ两种型号，在拌制混凝土时以外加剂的形式加入。

　　QTA-Ⅰ新老混凝土粘结良好，混凝土硬化过程具有微膨胀作用，能补偿混凝土的干缩。适于破碎板的快速修复、条带罩面法修补、重新浇筑胀缝混凝土以及孔洞(坑槽)的局部全厚修补，其掺量为12-16%(内掺，替代等量水泥)。QTA-Ⅱ硬化过程收缩小(只有普通混凝土的40～60%)，适于破碎板的整板快速修复、新建或改建混凝土路面的快速开放交通，其掺量为水泥用量的3-4%(外掺)。QTA施工和易性好，无离析泌水现象，凝结时间适宜(初凝时间≥60min);一天抗折强度大于3.8MPa，抗压强度大于26MPa;两天抗折强度大于4.7MPa，抗压强度大于32MPa;后期性能稳定、耐磨、抗冻性能亦有相应提高。QTA的主要性能详见其产品说明。用掺QTA的混凝土材料进行全厚修补时，混凝土的坍落度可根据施工要求来确定。用直边或振动刮板进行拉平修整，修整路线与路面中线平行。浇筑后，表面纹理应与周围混凝土表面纹理尽可能保持一致。全厚修补的纵横向接缝应进行锯缝和填缝处理，可采用普通的接缝填缝料和填缝方法。

　　全厚修补时，常常需要在新浇混凝土与老混凝土面板之间，重新设计及安装传力杆。传力杆的锚固应在新混凝土浇筑前完成，可采用固特邦"JN-Z植筋锚固胶"(其技术性能指标详见其产品说明)，在老混凝土中相应位置钻孔安装传力杆。

       表面薄层（麻面、骨料外露等）修复

　　可将表面清除干净，露出坚实的混凝土部分，再在表面涂刮JN-X混凝土修补胶或JN-F封口胶即可。为保证更好的修补效果及美观，修补区域的边缘应向老混凝土中切入约10mm并切成规则形状。修补后JN胶的颜色接近混凝土本色，若对颜色有更高要求，可在现场添加适量颜料。

        坑洞（接缝及边角处）局部修复

　  混凝土路面坑洞（接缝及边角处）局部快速修复采用以有机环氧树脂作为胶结材料的JN-X混凝土修补胶。JN-X混凝土修补胶系A、B两组分改性环氧树脂类胶粘剂，由多种有机及无机改性材料复合而成，其主要特点为：

　　（1）常温固化，固化速度较快，且可应用户要求进行调整；

　　（2）本身强度及与混凝土的粘结强度高；

　　（3）不含挥发性溶剂，硬化时基本不收缩；

　　（4）与混凝土颜色接近；

　　（5）抗老化性及耐介质(酸、碱及水等)性好；

　　（6）两组分配胶比例较宽，便于现场操作；

　　（7）可操作时间较长，使用方便、无毒。

　　混凝土路面坑洞（接缝及边角处）局部缺陷快速修复工艺流程如下：

　　裂破损调查　→　确定修补范围　→　清除破损混凝土　→　配修补胶液　→　修补面涂刮胶液　→　掺入骨料　→　捣实拉毛　→　固化、开放交通

  　　1 破损调查

　　为确保修复效果，应对路面局部破损的原因进行调查。局部修补旨在消除混凝土路面表面局部的病害，它仅仅用于更换破损混凝土，不应使用局部修补技术去根除全厚病害，否则应使用全厚修补或荷载传递修复技术根除全存病害。

　　2 确定修补范围

　　当采用局部修补时，修补区界线应在已知失稳区界线以外约70-80mm处界定，以保证清除所有失稳混凝土。由于不规则形状会引起修补区开裂，所以修补区的形状宜呈正方形或矩形。

　　3 清除破损混凝土

　　将确定的修补区域表面切割成规则形状，用风镐或电锤凿除旧混凝土，修补深度应保证清除所有已破损的混凝土，一般情况下不应小于20-50mm。用空压机将修补范围吹净，确保修补面洁净干燥。在接缝处进行局部修补时，应作隔处理，可沿接缝插入泡沫隔板或软木板（注意应将隔板完全插入缝内）。

　　4 配修补胶液

　　准备好案秤、配胶用的干净容器（一般用塑料盆）、丙酮（或酒精）、干棉纱、抹刀、胶料搅拌器等。配胶前用胶料搅拌器对A、B两组分分别进行充分的上下搅拌，根据估计用胶量按推荐的配胶比例称取A、B两组分，于洁净容器中搅拌均匀。配好的胶应在适用期（约为30分钟）内用完。

　　5 修补面涂刮修补胶液

　　为保证良好的粘结，在修补的混凝土表面均匀涂刮一层修补胶液。

　　6 掺入骨料

　　为降低修补造价，可视施工情况在配好的修补胶液中掺入一定数量洁净干燥的粗、细骨料，骨料的最大粒径不应大于修补层厚度的1/3。根据骨料最大粒径及所需工作性的不同，可在胶液中掺入1-5倍重量的骨料。

　　7 捣实拉毛

　　骨料与修补胶液充分拌匀后倒入修补处，压实并表面抹光。硬化前对修补处的表面进行拉毛处理。

　　8 固化、开放交通

　　修补胶固化后，对接缝进行嵌缝处理，25℃时约12-24小时即可开放交通。在施工操作允许的情况下，可调整胶液配方以便更快速度的开放交通。

         裂缝注（渗）胶修复

　　当需恢复开裂混凝土面板承载能力时，需对裂缝进行注胶或渗胶修复。修补前应对其成因进行必要的分析，因基层导致的混凝土面板裂缝，必须对基层进行处理。基层是否完好及注（渗）胶是否饱满直接影响修复效果。

　　宽度0.3-2mm左右的非扩展性表面裂缝，当缝内杂物能被有效清除时，可采用低压慢注JN-L低粘度结构灌缝胶进行修补。具体方案如下：

　　裂缝处理 → 清杂物灰尘 → 设置灌浆嘴 → JN-F封缝胶封缝（并固化） → 配胶液 → 低压注胶 → 持压灌注30分钟 → 固化24小时

　　低压慢注（JN-L低粘度结构灌缝胶）修补裂缝的过程中，胶液能否注满裂缝直接影响到裂缝的修补效果。JN-L胶液有极强的渗透力及粘结能力，被泥浆污染表面的混凝土裂缝，只要胶液能够注入，仍能产生强有力的粘结。JN-L低粘度结构灌缝胶的特性及施工方法参见其用户手册。

　　对于较宽裂缝，可采用较简单的方法--扩缝渗胶法（JN-L低粘度结构灌缝胶）修补。具体方法为：

　　采用裂缝跟踪锯顺裂缝将缝口扩宽成>5mm宽的沟槽，槽深根据裂缝深度确定，一般约5-10mm。用压缩空气吹除混凝土碎屑，并清除杂物。配制JN-L低粘度结构灌缝胶胶液，从扩宽裂缝的一端灌注至另一端，若胶液渗透到裂缝内部，应注意及时补充胶液。胶液渗入后用JN-XF裂缝封闭胶进行表面封闭处理。施工后固化约6-24小时。

        裂缝表面封闭止水修复

         混凝土路面开裂在最初阶段表现为表面微裂缝，应进行及时修复，以避免其进一步发展。这类微裂缝（约0.3mm）将可采用具有一定变形能力及裂缝跟随性能的JN-XF裂缝封闭胶进行修复，以防雨水渗入及裂缝进一步扩展。混凝土裂缝封闭胶系A、B两组分改性环氧树脂类胶粘剂，由多种有机及无机改性材料复合而成，其主要特点为：：

◇ 使用简单方便，无需现场配胶，对环境及路面无污染；

◇ －5℃-40℃温度范围均可施工，固化速度较快，开放交通时间短；

◇ 本身强度及与混凝土的粘结强度高，延伸率较大；

◇ 韧性及耐磨性好；

◇ 不含挥发性溶剂，硬化时基本不收缩；

◇ 与混凝土颜色接近；

◇ 可潮湿环境施工，干燥条件粘结力更好；

◇ 抗老化性及耐介质(酸、碱及水等)性好。

混凝土裂缝封闭胶施工性能

　　路面裂缝成因调查 → 必要时基层处理 → 裂缝跟踪锯表面扩缝 → 清除粉尘 → 缝内填灌封闭胶 → 整平表面 → 固 化 → 开放交通

　　施工步骤：

      1.施工前应对路面混凝土裂缝进行调查，必要时应对路面基层采用灌浆等方法进行处理。宽裂缝（>0.5mm）或有翻浆现象时，将达不到应有效果。

      2.采用裂缝跟踪锯顺裂缝将缝口扩宽成>5mm宽的沟槽，槽深根据裂缝深度确定，一般约5-10mm。

      3.用压缩空气吹除混凝土碎屑，并清除杂物。

      4. 按推荐的JN-XF配胶比例准确称取A、B两组分，充分搅拌至色泽完全均匀一致。

      5. 向扩缝的沟槽内填灌配好的JN-XF胶液，配好的胶液应在其可操作时间（约30分钟）内使用完。

      6. 注胶操作应注意从一端灌注至另一端，保证缝内填胶密实，并尽快将表面抹平。

      7.封闭胶初固后（25℃时约6小时）即可开放交通。下载本文