摘要

结合某国道水泥混凝土路面现状，分析了水泥混凝土路面常见的几种病害，并对目前常用的3种加铺方案做了比选研究。研究认为，分离式加铺方案优于复合式加铺方案和直接式加铺方案，但在实际的工程中，加铺方案的选用还需根据具体情况来确定。

关键词

混凝土路面

病害

加铺方案

引言

在公路建设中，水泥混凝土路面是目前采用较为普遍的一种路面结构，与其他路面相比，因其具有强度高、稳定性好、耐久性强且养护费用低等优点，在全国公路建设中发展迅速。根据《年交通运输行业发展统计公报》［1］，截止年年底，我国公路总里程达.35万km，其中水泥混凝土路面占总里程近70%，这也说明水泥混凝土路面在我国的公路建设中占有相当大的比重。近年来，随着我国交通运输和物流业的繁荣发展，重型轴载交通剧增，再加上设计、施工和温度变化等方面的原因，路面结构损坏的情况日渐严重。目前，我国的水泥混凝土路面大都存在着病害问题，且亟待修复［2］。水泥混凝土路面主要有加铺和翻修等修复措施，其中加铺方案因其具有施工简便，并且能有效地改善旧水泥路面的使用性能、成本低、对环境和交通影响小等优点，所以在国内的水泥混凝土路面改造中广泛应用［3］。

本文结合某国道水泥混凝土路面的现状，分析了水泥混凝土路面病害的原因，并对修复加铺方案做了比选研究。

水泥混凝土路面病害分析

路面损害是路面结构层的承载力和物理状况的综合反映［4］，水泥混凝土路面病害从路面结构上分析，主要有3类，即接缝处损害、路面板下损害和路面板内损害［5－6］。从破坏时间顺序上分析，通常水泥混凝土路面的早期病害发生在接缝处;从破坏原因上分析，水泥混凝土路面的早期病害一般发生在路面板下;从破坏结果上分析，水泥混凝土路面的病害主要体现在路面板的损坏。这3种类型的病害主要体现见表1。

接缝处损害分析

在水泥路面的日常使用中，由于受力或者温度的变化，在混凝土板接缝处将产生集中应力或膨胀变形［7］，从破坏类型分析，接缝处的损害主要有接缝料破损、错台和拱起。不同类型的接缝料损害如图1所示。

（1）接缝料破损

从受力的角度分析，混凝土路面在受到荷载的情况下，接缝处便会产生集中应力，若接缝料选材不合理，接缝料将在集中应力的作用下破碎损坏，在接缝处也将逐渐被其他杂质所填充，致使混凝土板的受热膨胀受阻，最终使得混凝土板发生挤压变形和破损。同时，由于接缝料的破损，将给水渗入道路基础提供通道，进而将引发其他类型的病害。

（2）错台

错台主要是由于路基发生不均匀沉降而产生，在道路路基的施工过程中，若路基的压实度没有达到设计的要求，随着车辆荷载的持续作用，路基将发生不均匀沉降，从而导致混凝土板间发生变形。这种病害的产生通常是由于道路路基的损害和接缝料的破损，从而使得地面水渗入路基，产生唧泥，导致路基游离土被带走，路基厚度降低，产生错台。

（3）拱起

路面的拱起损害主要是由于温度的变化导致热胀冷缩而引起，这种损害分路面板的拱起损害和路基的拱起损害。路面板的拱起损害主要发生在混凝土路面板在受热膨胀时，面板间预留的伸缩缝不够，导致接缝处产生较大的挤压破损，从而形成路面的拱起;路基的拱起损害主要是由于混凝土面板和路基受热膨胀系数不同，当路基膨胀时，路基土层发生上凸变形，从而挤压混凝土面板，致使路面拱起。路面板拱起损害多发生在混凝土面板的接缝处，路基的拱起损害可发生在接缝处，也可发生在一块混凝土面板内。

路面板下损害分析

路面板下的损害主要是路基的损害，主要有路基的不均匀沉降、路基边缘的坍方、路基的失稳和路基的翻浆，从而造成的破坏类型是脱空与唧泥。脱空与唧泥损害如图2所示。

水泥混凝土道路的脱空与唧泥损害主要是由于水的渗入导致路基失去了支撑能力。当水渗入面板下时，随着车辆荷载的作用，混凝土面板下的游离性土粒流失，导致面板与路基的间隙逐渐扩大，从而导致更多的水渗入，造成唧泥现象，两者持续作用，使得脱空进一步加剧，最终导致混凝土板的断裂。

路面板内损害分析

路面板内的损害主要是混凝土面板的裂缝损害，根据裂缝的形式可分为表面裂缝、横纵向裂缝、交叉裂缝及破碎板。路面板内损害如图3所示。

（1）表面裂缝

表面裂缝多发生在混凝土路面的面层，裂缝通常较浅，产生的原因主要是设计时的混凝土配比不合理或施工、养护不合理造成。从设计角度分析，若在设计时对水泥、砂石和外加剂用料把控不当，将会导致表面裂缝产生。从施工及养护角度分析，混凝土浇筑后若养护不当，也将造成在混凝土强度尚未达到要求时发生收缩，导致裂缝产生。

（2）横纵向裂缝及破碎板

表面裂缝仅出现在混凝土板表层，但是横纵向裂缝等将贯穿混凝土面板，故也称贯穿裂缝，当贯穿裂缝损害进一步加强，将形成交叉裂缝甚至是破碎板。

横向裂缝的产生一般是混凝土抗拉性能不足或者施工过程中对切缝的质量控制不足，当混凝土路面发生膨胀或者收缩时，应力过大导致横向裂缝。纵向裂缝则是因为路基的不均匀沉降，在车辆等荷载的作用下生成裂缝。横纵向裂缝不断加剧，最终形成交叉裂缝，直至混凝土板断裂破碎。

水泥混凝土路面的病害对行车车速、安全性和舒适性都有重要影响，在某国道的调查中发现，水泥混凝土国道常见的病害中，表面裂缝、贯穿裂缝及破碎板占道路病害的主要部分。针对水泥混凝土道路的常见病害，本文将提出修复措施，对目前常用的几种加铺方案做分析比选。

水泥混凝土路面加铺方案比选

为使混凝土路面恢复其功能，一般对病害的路面进行加铺［8］，加铺时可选用普通混凝土加铺，也可选用钢纤维混凝土，甚至是配筋混凝土进行加铺［9］。加铺方案的选择应根据水泥混凝土路面的病害程度及使用要求确定，当旧路路面损坏状况评价等级中等以上时，主要采用结合式加铺、直接加铺和分离式加铺3种措施［10］，当旧路路面损坏状况评价等级在中级以下时，一般采用破裂稳固改建、碎石化改建或挖除改建［11］，本文主要对3种加铺方案进行比选。

结合式加铺

结合式加铺主要适用于损害较少的旧水泥混凝土路面，加铺前后水泥混凝土路面横坡保持不变。在加铺前，需对原有水泥混凝土路面进行凿毛处理，然后涂刷粘结材料，最后加铺新的水泥混凝土路面。加铺完成以后，新旧水泥混凝土路面形成一个整体，一起承受荷载。结合式加铺方案的选用前提是新旧水泥混凝土路面的加铺层接缝位置及类型必须相同，从而导致建设成本高、建设工期长，在公路建设中受到一定的限制。结合式加铺层的示意图如图4所示。

直接式加铺

直接式加铺对道路结构状态的要求和结合式加铺的基本相同，均适用于路面病害较少的情况，且新加铺的水泥混凝土路面需与原路面的横坡一致，新旧水泥混凝土路面的接缝位置、接缝类型应相同。区别在于，直接加铺时不需要将旧混凝土路面凿毛，也不需要涂刷粘结材料，而是将旧路面清洗干净后直接加铺新的混凝土面层，新的加铺层厚度最低不应低于14cm。直接式加铺的方法施工简单，工期短，在实际的旧路改建中应用较广。直接式加铺层的示意图如图5所示。

分离式加铺

分离式加铺适用于裂缝较多或病害严重的混凝土路面，使用该方案进行铺加时，需要将旧的水泥混凝土路面清扫干净，对损坏较为严重的混凝土板块凿除，并用混凝土补齐被凿除的混凝土板块。经过上述处理后，再在旧路面上铺沥青混合料、油毛毡、水泥稳定性颗粒或者聚乙烯等材料做隔离层，使新旧水泥混凝土路面分离。在受到车辆荷载时，新旧路面的混凝土板各自发挥作用［12］。当采用分离式加铺时，加铺层的厚度应大于18cm，新旧路面的接缝位置及类型可以有差异。分离式加铺层的示意图如图6所示。

对旧水泥混凝土路面加铺混凝土面层的上述3种方案对比见表2所示［13－14］。

对比3种不同的加铺方案发现:由于各加铺方案施工步骤不同，导致施工工期及应用范围也存在差异。从旧路面结构病害状态分析，分离式加铺方案可应用于各种路面结构病害状态，应用范围广泛，结合式加铺方案和直接加铺方案仅适用于结构病害较轻的状态，适用性较差;从旧路面表层功能状态分析，结合式加铺方案和分离式加铺方案可适用于不同功能状态的路面，而直接式加铺方案仅适用于较少破损的路面状态;从反射裂缝情况分析，结合式和直接式加铺均会反射到加铺层，而分离式加铺方案不会反射至加铺层，有利于防治加铺层损害［15］;从加铺后新旧路面接缝位置和类型方面分析，结合式加铺方案和直接式加铺方案对接缝均有要求，而分离式加铺方案则不受限制。

综合上述分析认为:在3种加铺方案中，分离式加铺方式方案在技术上最优，但在实际的工程中，选择哪种加铺方案，还需要根据道路的实际情况，综合考虑施工难易程度、施工工期、工程造价及后期养护等因素来确定。

结论

通过对某国道水泥混凝土路面病害的分析和对加铺方案的研究认为:

a.水泥混凝土路面的损害主要分为3类:接缝处损害、路面板下损害和路面板内损害。

b.从破坏时间顺序上分析，水泥混凝土路面的早期病害发生在接缝处;从破坏原因上分析，水泥混凝土路面的早期病害一般发生在路面板下;从破坏结果上分析，水泥混凝土路面的病害主要体现在路面板的损坏。

c.对比3种不同的加铺方案，分离式加铺方案最优，但在实际的工程中，加铺方案的选择还需要根据道路的实际情况，综合考虑施工难易程度、施工工期、工程造价及后期养护等因素来确定。

［参考文献］

［1］彭嘉．中国区域高速公路发展阶段划分［J］．公路，(9):－.

［2］李琳，罗芳．高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究［J］．公路工程，，41(3):－.

［3］程培峰，林宏．基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究［J］．公路工程，，42(1):9－12.

［4］周喜龙，朱远辉．钻芯试验及DCP研究在沥青路面维修中的应用［J］．施工技术，，45(5):77－80.

［5］汪为巍，杨保存，王荣．南疆盐渍土地区城区道路病害规律研究［J］．岩土工程学报，，35(s1):－.

［6］XiaoY，XuXU．ＲesearchonＲeliabilityofCementConcretePavementBasedonＲoadNetworkSystem［J］．JournalofShanghaiUniversity，，19(5):－.

［7］汪水银，穆柯，董元宏，等．沥青混合料低温压实特性及其与多年冻土区路面病害关系细观建模［J］．中国公路学报，，28(12):49－56.

［8］崔新壮，黄丹，刘磊，等．沥青路面病害力学研究进展［J］．山东大学学报:工学版，，46(5):68－87.

［9］王红凯．基于沥青层加铺改造的水泥路况评定研究［J］．公路交通科技(应用技术版)，(3):46－47.

［10］李岩军，侯明业，刘相儒，等．重载干线公路沥青路面检测与病害成因分析［J］．筑路机械与施工机械化，(6):62－65.

［11］乔旭，赵学军，杨峰，等．城市道路土基病害核匹配追踪识别算法［J］．中国公路学报，，30(5):44－51.

［12］ZhouS，LiangJ，ShenA．AStrengthDamageandFatigueLifePredictionModelofPavementCementConcreteunderLoadingLow－TemperatureDryingConditions［J］．JournalofHighway＆TransportationＲesearch＆Development，，11(2):9－13.

［13］李琳，罗芳．高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究［J］．公路工程，，41(3):－.

［14］JorgeGarzon，CarlosArmandoDuarte，WilliamButtlar．AnalysisofＲeflectiveCracksinAirfieldPavementsusinga3－DGeneralizedFiniteElementMethod［J］．ＲoadMaterials＆PavementDesign，，11(2):－.

［15］YeonJH，ChoiS，WonMC．Evaluationofzero－stresstemperaturepredictionmodelforPortlandcementconcretepavements［J］．Construction＆BuildingMaterials，，40(3):－

全文完。［作者简介］朱孝笑(－)，女，山东菏泽人，馆员，研究方向:城市轨道交通工程。登陆