雨雪灾害天气下水泥混凝土路面病害防治

　　一、前言
　　随着国家对农村交通基础设施投入的不断加大，仅近两年来，我省农村公路迅猛增加。以冀州市为例，全市农村公路里程不断增加，目前已达1100多公里，其中2/3是水泥混凝土路面。该类型路面以其施工简单、强度高、经久耐用，为百姓出行创造了良好交通条件，在服务农民生产生活及服务农村经济发展中发挥着重要作用。但近两年来，我国北方地区冬季不断出现雨雪冰冻等灾害性天气，水泥混凝土路面在冬季经受着干湿交替及反复冻融等非常恶劣的气候条件，以致水泥混凝土表面出现了早期破坏，如开裂、断板、表面剥落等病害。本文将就冬季雨雪灾害天气下水泥混凝土路面的病害种类、产生机理和原因进行分析，并提出防治措施。
　　二、冬季雨雪灾害性天气下水泥混凝土路面病害机理和原因分析及防治措施
　　冬季雨雪灾害性天气下水泥混凝土路面容易产生的病害主要有以下两种类型：一是开裂、断板，导致路面唧泥、错台；二是混凝土表面剥落，导致路面破损、行车颠簸。
　　1、开裂、断板病害的原因和机理分析及防治措施
　　（一）原因分析及病害机理
　　断板一般是由于车辆超载、基层强度不够、路基产生不均匀下沉造成的。但在北方雨雪冰冻灾害天气下，水分的聚集、侵蚀也会导致路面出现开裂、断板。
　　原因分析：在冬季雨雪冰冻天气下，大量的自由水主要通过三个途径渗入路面结构层内：一是由于路面及路肩横坡排水不畅而导致路面水从表面缝隙渗入；二是由于路肩夯实不足或者路面面板与路肩缝隙处理不当，造成公路两侧的滞水从侧向渗入到路面结构层内部；三是路面横缝、纵缝填料损坏而没有得到及时养护，水份通过上述缩缝、纵缝、胀缝渗入路面结构层。
　　病害机理：在冬季雨雪冰冻天气下，水份主要通过上述途径渗入路面结构层。经过一段时间的聚集，水份逐渐从路面面板与基层出现少量脱空的地方开始向四周扩散，致使局部基层始终处于潮湿状态或反复冻融状态，基层的弹性模量较干燥时降低。在行车荷载作用下，在个别基层水份处于饱和状态的地方出现轻微的冲刷现象。随着进一步发展，混凝土接缝处的填充料出现大量损坏，雨雪水份会大量进入面层和基层之间，并在脱空严重的地方积聚成流动水，当在行车荷载作用下，车轮前的板产生断裂和错台，车轮后的板回弹时形成真空，将前板下的细粒料抽入，前板下即产生唧泥，病害不断加剧，导致断裂、错台现象产生。
　　（二）防治措施
　　（1）路面防水。为防止路面表面的雨水和融雪水渗入路面结构层内部，一是要通过改善水泥混凝土配合比，以提高面板的抗渗性；二是要在路面横坡和纵坡坡度设计上，尽量采用高限。
　　（2）排除积水。一是在水泥混凝土路面结构层内设排水系统，及时排除由地表渗入的水份，减少对基层的冲刷作用。对于新建的水泥混凝土路面，路面结构可采用透水性基层加边缘排水的形式，改建的水泥混凝土路面可以采用边缘排水的形式。二是在夯实路肩及路肩与面板结合部，并沿道路纵向每隔200米设置一个排水口，及时排除路肩积水。
　　（3）做好接缝施工及养护。一是要保证接缝处填料的施工质量。缝槽应及时填缝，填缝前必须保持缝内清洁和混凝土干燥，灌注高度夏天宜于板面平，冬天宜稍低于板面。二是加强冬季前预防性养护和日常巡查力度。对于损害轻微的及时修补，严重的清除旧填料及时更换新填料，确保接缝处不渗水。
　　2、水泥混凝土路面表面剥落病害原因和机理分析及防治措施
　　（一）病害原因及机理分析
　　原因分析：一是上冻前路面低洼处积水,冻融后,使路面表面破坏,表层磨损加剧，导致平整度下降,行车颠簸；二是反复冰冻天气下，渗透到路面混凝土板的水分形成冰晶体而产生张应力，当张应力大于混凝土材料的抗拉强度时,混凝土板表面材料就会成片的剥落下来。
　　病害机理：冬季，雨雪冰冻天气比较频繁，大量的水份从接缝及路面裂缝处渗入基层。吸水饱和混凝土在冻融过程中遭受的破坏力主要由两部分组成：其一是膨胀压力，水泥混凝土中的水转化成冰时体积膨胀9%，从而因受毛细孔的约束产生拉应力；其二是渗透压力，由于表面张力作用，由冰与过冷水的饱和蒸汽气压差和过冷水之间盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。当各种压力超过混凝土能承受的强度时，使混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大、扩展，并互相连通，强度逐渐降低，混凝土表面剥落。
　　（二）防治措施
　　主要从设计、施工和养护环节加以防治。
　　（1）混凝土材料组成方面
　　①使用外加剂。引气剂的使用可有效改善混凝土内的孔隙状态，使孔隙更加均匀。同时若掺加减水剂，在含气量相同时，气泡半径随水灰比的降低而减小，这种由引气剂形成的微小气孔互相隔离，不会形成连通的透水通道，可在受冻初期减小毛细孔的静水压力，起到提高抗冻的作用。
　　②水泥品种的选择。在水泥标号、配合比和外加剂等因素相同的情况下，不同水泥品种混凝土的抗冻性排列大致如下：硅酸盐水泥>普通硅酸盐水泥>矿渣硅酸盐水泥>火山灰质硅酸盐水泥>粉煤灰硅酸盐水泥，建议择优选择。
　　（2）配合比方面
　　主要是严格控制水灰比。水灰比直接影响混凝土内的孔隙结构与分布。水灰比太大，则连通孔隙多，孔径大，从而减少起缓冲冻胀作用的胶凝孔，不利于混凝土抗冻；水灰比过小，过于密实，亦不利于孔隙内冻结水的缓冲。
　　（3）混凝土养护方面
　　一是做好初期养护。在铺设完成后，混凝土如果得不到及时养护，混凝土表层水分散失、体积收缩，容易产生干缩裂缝，裂缝会对混凝土外表面遭受冻融破坏提供空隙。
　　二是做好季节性专业养护。入冬前，要对道路排水、接缝处等部位进行必要的检查和养护，及时消除病害隐患。
　　三是做好日常群众养护。遇到冬季雨雪冰冻灾害天气，可以采用以乡镇为单位组织雨雪抢险突击队，发动农村公路周边的群众积极参与清除积雪，减少冰冻雨雪天气下对路面的损害。
　　三、结束语
　　冬季导致水泥混凝土路面破坏的因素很多，比如：设计因素、环境因素、气侯因素、施工方法、原材料的质量等。路面的损坏可能是一个方面的因素，也可能是多方面的共同作用，我们要不断地研究观察，不断地总结经验，切实找到有效解决水泥混凝土路面损坏的方法。农村公路的质量涉及到全民的出行，需动员各方一切力量，实行全民综合管理，农村公路工程质量较差的难题将得到圆满的解决，取得令人满意的经济效益和社会效益。