寒冷地区水泥混凝土路面养护新技术

阿布来提·吐尼牙孜

（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006）

由于超载、超限现象日益恶化以及恶劣的自然环境影响（如高温、严寒等），路面迅速被破坏，水泥混凝土路面的养护工作也日益严峻。所以，采用新技术新手段，提高混凝土路面养护维修水平和效率，增加水泥混凝土路面的使用寿命，成为公路养护管理部门一项迫在眉睫的艰巨任务。

1 环境对路面的影响

1.1 盐冻破坏造成的影响

我国新疆北部地区，冬季气候寒冷，下雪后冰雪堆积在路面长时间不会融化，严重影响了交通。为了不影响行车及运输安全，一般将路面上的冰雪采取洒盐的方法来融雪除冰。然而盐分进入水泥混凝土路面以后，会使混凝土路面表面砂浆起壳、粉化、剥落或脱落，对路面造成更为严重的盐冻破坏。而且盐水会不断渗透到路面深处，使混凝土内部的砂浆成粉酥化，严重时会造成深达10cm的坑穴，导致混凝土路面或桥面严重不平整，不但影响路面美观，更会造成行车安全事故的发生。盐冻破坏的速度比一般普通冰冻破坏速度快将近几倍甚至几十倍，只要在第一次下雪后的混凝土路面上洒盐融雪除冰，哪怕这条混凝土路面是刚刚才建成的，其表面砂浆也会马上开始剥落损坏。这是水泥混凝土路面所面临的耐久性破损问题中一个很难解决的主要技术难题。

1.2 技术欠缺造成的影响

一般水泥混凝土路面在运行几年以后，路基会完成固结并沉降，造成差异沉降脱空，而且接缝填缝的材料也开始老化和脱落，导致接缝失去了防水功能。路面不断承受荷载，使得面板脱空，而板内承受的荷载应力就会迅猛增加，在经过短暂的疲劳循环之后，就会产生断裂。要防止此类破坏的产生，就必须采用灌浆技术来预防断板。然而由于很多公路养护管理部门不熟悉灌浆稳板技术，关键技术没有掌握，而且非破损脱空检验技术难度很大，所以大多数水泥混凝土路面的灌浆效果不佳。

1.3 其他方面造成的影响

水泥混凝土路面面层设计厚度一般是22～26cm，但实际上大多数路面施工没有达到这一设计指标，甚至还有未达到最低厚度要求的现象发生；而由于水泥质量、骨料级配和施工质量不合格，使得水泥混凝土的抗折强度不达标，导致面板早期裂缝、破碎。在寒冷地区，严寒更会使路面更脆，抗折强度进一步降低；在填方和加宽段落施工中，压实和夯实不到位，路基压实度达不到规范要求，造成路基不均匀沉降，从而使混凝土面板脱空断裂；而排水系统的不完善，使得雨雪堆积，路基受到雨水侵蚀造成路基变形，损坏面板。另外，路面建成通车后的超载、超限等因素也会对路面造成严重破坏。

2 新技术研究

2.1 盐冻破坏的概念

水泥混凝土路面在受30次冰融循环后剥落量小于1kg／m2，则说明该路面的抗盐冻性合格；若大于1kg／m2，则表明该混凝土路面严重剥蚀破坏。盐的浓度越高，水溶液结冰产生的膨胀率和膨胀压就越低。但若路面处于完全饱水环境下，溶液结冰产生的膨胀率和膨胀压则会偏高。根据溶液结冰膨胀率、膨胀压和毛细管平衡饱水度数据来进行综合计算，可以发现当盐溶液的浓度在2%～6%之间时，所产生的结冰膨胀压，也就是破坏力最大。由于盐不断渗入到混凝土路面内部，导致内部平衡饱水度迅速增加，盐浓度越高，饱水度越大，导致盐冻剥蚀，这是除冰盐对水凝混凝土路面最严重的破坏。

2.2 路面材料的使用

在寒冷地区，混凝土路面长期处于高盐或干湿频繁交替环境当中，所以盐结晶产生的膨胀也是一大主要路面破坏因素。除冰盐、复盐这类膨胀性产物和各种融雪剂、尿素、海水等均有不同程度的融冰雪作用，但由于其化学成分是有机物或无机物，因此只要将这些物品用于融冰除雪，就会产生盐冻的剥蚀破坏，所以融雪剂不能滥用。参照有关的应用经验，掺引气剂和降低水灰比，将含气量控制在5.5%±0.5%范围内，混凝土水灰比控制在0.4以内，对提高混凝土抗盐冻性的作用比较显著，在水泥混凝土路面施工中要合理使用；而施工用的水泥可以采用Ⅰ型硅酸盐水泥或普硅水泥，不能使用高掺量磨细石灰石的水泥。传统的快硬水泥不引气，它和普硅水泥都不适合用来修补被盐冻破坏的水泥混凝土路面，而具有超高抗盐冻性的新型超快硬高强度磷酸盐水泥基材则很适用于用来修补受盐冰破坏的混凝土路面。除硅灰外，矿渣和粉煤灰等掺合料要少用或者不用，用碎石做混凝土粗集料，尽量不用卵石。

2.3 板底灌浆技术

在水泥混凝土路面施工中，要对施工路面进行检测，可以使用包括板底脱空判定、板体使用状况调查、高程测量、板缝弯沉检测和钻芯试验等技术手段。而板底脱空判定是关键，必须结合外观、弯沉和探地雷达等方法相结合来进行全面的判定。另外灌浆施工工艺要求也非常严格，制浆、布孔、封孔、养生、清洗、压浆配套处理措施和安全施工都有具体的要求；压浆后，填充性指标、强度和膨胀性指标、弯沉检查和耐久性等各项指标都必须达标。耐久性指标要求板底压浆一年之内不能发生唧泥现象，原有的路面板病害要得到有效控制；填充性指标要采用严格的钻孔取芯方法进行检验，如条件允许，也可以采用探地雷达进行检测；在压浆施工中，要随机取样，对施工浆液进行抗压、泌水和膨胀等3项指标测试，全部试验必须合格。

2.4 快速修复边角技术

修复材料也称超快硬修补水泥，它快硬早强，且粘结性能优良，它和快硬硫铝酸盐水泥的早期强度都非常高，而且强度发展也快。掺入适量的乳胶到快硬硫铝酸盐水泥中，可降低混凝土的脆性，提高其耐磨性，但同时也会降低混凝土本身的强度和粘结性。所以在使用各类有机材料时需谨慎，确实要掺入时也要反复试验来确定合理的掺入比例。在综合考虑强度、耐磨性和粘结性的合理性条件下，掺入低于10%的乳胶量较为合适。粘结性在很大程度上受界面的干湿和洁净状态影响，让旧混凝土基体处于饱和状态可以提高粘结性能。保持旧混凝土界面的干净，可以比不做任何干净处理的界面高出55%的抗剪强度和高出15%的粘结劈裂强度。

2.5 预制拼装技术

受基层平整度、标高、施工便利性等因素的影响，不能用传统的贫混凝土修复基层方法来修复路面，使用预制拼装技术来处理效果更好。预制拼装技术采用配合比适当的干拌砂浆方式，拼装方案为小面板块拼装，面板厚度与旧路面相同，另外再配上少量的吊装钢筋。预制拼装过程中最关键的环节是对拼装接缝的处理，采用碎石＋TST弹塑体或碎石＋环氧砂浆方法较好。在使用TST弹塑体浇筑时，石子要分3～4层填筑，缝隙石子的喷烤时间也要适当延长；而用上拌下贯环氧液填注接缝时，在环氧液的用量上要适当增加，这样可以加强粘结效果。

3 使用效果

研究盐冻破坏机理，对高抗盐冻性水泥混凝土路面的设计提出各项设计施工技术要求，可以大幅提高寒冷地区水泥混凝土路面和桥面等建筑的耐久度和使用周期，从而降低养护成本，保障交通行车运输安全，提高经济效益和社会效益。灌浆稳板是预防水泥混凝土路面养护中的关键技术，它是保持水泥路面结构完好、保证交通畅通、降低运营成本的必备养护技术。特种快硬水泥材料在路面养护中的使用效果非常良好，但其分布范围广、产地和产量分散，购买困难，所以未能大规模使用。而且由于价格过高导致养护成本也高，只能用在一些紧急抢修工程当中。所以采用预制拼装技术无论从施工性能还是其产生的经济效益来看，都是今后水泥混凝土路面快速养护的发展趋势。

4 结语

对盐冻破坏进行深入研究，改进对盐冻破坏的修复方法，致力于研究和推广板底灌浆技术、现浇快速修复和预制拼装等路面养护新技术，为我国寒冷地区的水泥混凝土路面养护的发展提供科学依据和实践经验。作为高等级路面，水泥混凝土路面虽然使用周期长、耐久性好、养护工作量少，可是一旦被破坏，其破损程度就会迅猛加大，而且修复起来比其它路面难度更大。因为对其采用的是效率低的手工作业方式，不仅劳动量大，施工速度慢，而且有些高技术要求的工艺很难完成，所以要结合实际情况，有计划、有目的地使养护维修实现机械化，从而降低劳动强度，提高工作效率和路面养护的效果。

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