市政水泥混凝土道路快速修补材料的研究

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1、水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式，以其强度高、稳定性和耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用少等优点而得到了广泛的应用。目前世界上，无论是发达国家，还是发展中国家对水泥混凝土路面的修筑技术都一直在进行研究和总结。我国在20世纪80年代以前，公路路面一直以黑色沥青混凝土路面为主，由于我国沥青资源有限，沥青含蜡量高，用于重交通的道路石油沥青大量依靠进口，20世纪90年代以来，交通部提出了“黑白并举”的路面发展战略，对发展水泥混凝土路面又采取了“因地制宜，积极稳妥，确保质量，加快发展”的16字方针，水泥混凝土路面的发展速度明显

2、加快。1970年底，我国仅有水泥混凝土路面200公里；到2008年底，全国公路水路交通运输行业发展统计公报报道，全国有铺装路面和简易铺装路面公路里程199.56万公里，按公路路面类型分，各类型路面里程分别为：有铺装路面146.48万公里，其中沥青混凝土路面44.11万公里，水泥混凝土路面102.37万公里，占铺装路面高达70%的份额[1]。道路是我国现代化建设的重要基础设施，是一种线形工程结构物，由于常年反复承受着车轮的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水、风沙、冰雪、日晒、冻融等自然因素的侵蚀破坏，再加上近年来道路交通载荷的重型化、

3、交通流的渠道化、交通密度的增大、行车速度的提高等众多因素的影响，很多公路路面使用性能已经开始逐渐衰减，如路面破损、承载能力、抗滑能力等的急剧恶化，使得公路渐渐不能为车辆提供一个快速、安全、舒适的服务，而且还增加了车辆的运行费用，加大了行车的危险性，缩短了路面的使用年限，影响了道路的服务能力，阻碍了交通运输效益的发挥[2]。然而，对于这些道路水泥混凝土工程的缺陷，客观上不允许按照常规的方法进行修补，通常是要求在不停止交通运营的情况下进行修复，也可能是白天交通运营，夜间进行修复工作，或者是在交通运营空隙的几个小时内进行修复工作，

4、应该说这是在当前国民经济的迅猛发展和交通量的急剧增加的局面下，社会对公路部门路面维修提出了快速修补的要求。因此，深入开展水泥混凝土快速修补材料的研究，对于提高水泥混凝土路面的维修理论和工程实践水平，具有重要的经济社会效益和广泛的应用前景。1.2水泥混凝土路面病害类型及原因1.2.1水泥混凝土路面病害类型水泥混凝土路面破坏的原因很多，新建或者使用一定年限的路面都可能发生。一般来说，引起破坏的原因是原材料、混凝土配合比不合理，混凝土施工方法、工艺不当，混凝土材料耐候性不良以及过载冲击、基础变形等因素造成水泥混凝土路面不同程度的破

5、坏。根据路面破坏形式，一般可将路面病害分为四大类型：1）裂缝类：主要指水泥混凝土路面的横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角断裂、网裂等；2）表面损坏类：主要指水泥混凝土路面的纹裂、网裂、起皮、磨损、露骨、活性集料反应、坑槽、孔洞、磨光等。3）接缝损坏类：主要指水泥混凝土路面的接缝碎裂、填缝料损坏、接缝张开、错台、唧泥、拱起等；4）变形类：主要指水泥混凝土路面的沉陷、胀起等。1.2.2水泥混凝土路面裂缝的原因1）横向裂缝横向裂缝是指垂直于路线方向的有规则的裂缝，其产生的原因主要有水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等。

6、失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝，一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期；从配合比来看，虽然混凝土的和易性、水泥用量、集料粒径、细集料含量等对混凝土的干缩有影响，但最重要的影响因素还是混凝土的单位用水量。混凝土的单位用水量越小，混凝土硬化干燥过程中的自由收缩越小，就易于与混凝土自身抗拉弹性应变以及徐变应变相适应，从而不易开裂。但过小的单位用水量，往往又满足不了混凝土路面施工要求，因而在实际施工中，还需综合考虑侧限系数以平衡干缩和单位用水量之间的关系[11][12]。冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷

7、缩产生拉应力而引起的路面板开裂。和一般材料相同，水泥混凝土具有热胀冷缩性能。冷缩属于拉伸变形，很容易引起开裂，并且这种开裂如果发生在已硬化混凝土路面中，大多是贯通路面的。为防止混凝土路面的干缩裂缝和冷缩裂缝的产生，人们往往采用切缝将路面分块。然而施工过程中，切缝时间掌握不当,切割不及时或切缝深度不符合要求，过浅也会造成横向裂缝。从混凝土收缩因素考虑，最好是在混凝土中水泥水化初期就切缝，但由于这一阶段混凝土抗压强度过低，根本无法切缝[13]。2）纵向裂缝纵向裂缝是指跟路线走向平行或基本平行的裂缝。水泥混凝土路面的传荷顺序为面层

8、、基层、垫层、路基。尽管面层板传到路基顶面的荷载应力值很小，一般不超过0.05Mpa[14]，但路基的支承条件确实很重要的。由于路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、膨胀性土、冻胀、压实不足等多种原因，很可能导致路基不均匀沉降，从而使路面板在自重和行车压力作用下产生纵向裂缝。3）交叉裂缝两条