重载交通下公路水泥混凝土路面病害处治技术研究

刘鑫

河南省豫通工程管理咨询有限公司青岛分公司

摘要：随着我国货运交通网络不断完善，重载、超载运输已成为公路运营阶段的普遍现象，远超设计荷载的通行压力导致水泥混凝土路面提前出现各类结构性病害，大幅缩短路面使用寿命，降低通行安全与舒适度。本文针对重载交通场景下水泥混凝土路面常见病害类型与成因开展分析，从预防性处治、结构性修复两个层面梳理不同病害对应的处治技术要点，结合重载交通的荷载特征提出技术应用的优化方向，为公路养护工程提升病害处治质量、延长路面服役周期提供参考。

关键词：重载交通；水泥混凝土路面；病害处治

一、引言

水泥混凝土路面因承载能力强、稳定性好、使用寿命长等优势，被广泛应用于我国干线公路与货运通道建设中，在设计荷载范围内可长期保持良好的通行状态。但近年来，随着物流行业的快速发展，公路货运量持续增长，重载、超载运输现象屡禁不止，大量轴载远超设计标准的车辆反复通行，导致水泥混凝土路面承受的荷载应力远超设计阈值，各类病害的发生时间提前、发展速度加快，不少投入运营不足十年的水泥混凝土路面就出现了大面积断板、裂缝、沉陷等问题，不仅增加了养护成本，也对通行安全造成严重威胁。在此背景下，针对重载交通场景下水泥混凝土路面的病害特征，研究科学高效的处治技术，对提升公路养护水平、保障公路通行能力具有重要的现实意义。

二、重载交通下水泥混凝土路面常见病害与成因

2.1 裂缝类病害

裂缝是重载交通下水泥混凝土路面最常见的病害类型，按照形态可分为横向裂缝、纵向裂缝与网状裂缝三类。横向裂缝多由温度应力变化引发，但重载车辆的反复荷载会加速裂缝扩展，原本仅因温度收缩产生的细微裂缝，在重载轴载的持续作用下会不断向深度与宽度方向发展，最终形成贯通性横向裂缝。纵向裂缝多发生在车轮轮迹带位置，主要成因是重载车辆长期集中通行，导致路基路面局部应力累积，基层出现不均匀沉降，进而引发面层混凝土开裂。网状裂缝则属于典型的疲劳破坏，重载车辆反复碾压使得混凝土内部不断产生微损伤，损伤累积到一定程度后就会形成交叉网状裂缝，若不及时处治会快速发展为碎裂破坏。

2.2 断板类病害

断板是重载交通下水泥混凝土路面最严重的结构性病害，指混凝土面板沿裂缝方向完全断开，分为单块断板与连续断板两类。断板产生的核心原因是荷载超出结构承载极限，一方面，重载车辆的轴载远超设计标准，使得面板底部产生过大的弯拉应力，超过混凝土的抗拉强度后就会引发断裂；另一方面，原有裂缝未及时处治，雨水沿裂缝渗入基层，导致基层软化，承载能力下降，面板失去均匀支撑后，在重载作用下很容易发生断裂。

2.3 表层损坏类病害

表层损坏主要包括磨耗层脱落、麻面、露骨等，主要发生在长期承受重载碾压的轮迹带位置。重载车辆轮胎与路面的接触压力更大，对表层混凝土的磨耗作用更强，若水泥混凝土路面表层施工强度不足，耐磨性较差，就会在短时间内出现磨耗层磨损脱落，进而发展为露骨病害。

三、重载交通下水泥混凝土路面病害处治技术要点

3.1 细微裂缝的预防性处治技术

对于宽度小于0.5mm的非结构性细微裂缝，主要采用密封预防性处治，防止雨水渗入引发病害扩展。目前常用的技术为灌缝密封法，首先需要清理裂缝内部的杂物与灰尘，保证裂缝内部干燥清洁，然后选用适配重载交通的改性环氧树脂灌缝材料注入裂缝，改性环氧树脂粘结强度高、韧性好，能够适应重载作用下裂缝的微小变形，避免灌缝材料过早开裂脱落。对于宽度在0.5mm~2mm之间的裂缝，可在灌缝后表面粘贴碳纤维布增强，碳纤维布重量轻、强度高，能够有效分散面板承受的荷载应力，抑制裂缝进一步扩展，这种方法施工速度快，对交通通行影响小，适合重载交通公路的预防性养护。

3.2 裂缝类病害结构性处治技术

对于宽度超过2mm、存在错台的结构性裂缝，需要采用结构性处治技术恢复面板的整体性。当裂缝仅发生在单块面板、未出现明显错台与沉陷时，可采用扩缝凿槽补缝法，首先沿裂缝方向凿出宽度约5cm、深度约3cm的凹槽，清理干净后注入高强度水泥基修补材料，表面抹平后养生，这种方法成本较低，施工速度快，能够满足重载交通的承载要求。当裂缝已经出现错台，且面板基础未发生明显沉降时，可采用部分换板法，切除裂缝周边损坏的混凝土板块，重新浇筑高强度混凝土，新浇筑混凝土需要添加早强剂，缩短养生开放交通时间，减少对重载运输的影响。

3.3 断板类病害处治技术

对于已经发生断裂的断板病害，需要根据损坏范围选择全板块更换或者局部修补技术。当断板仅为单块损坏，周边板块完好，基层承载能力满足要求时，采用全换板法处治，首先破碎移除旧面板，清理基层表面，检查基层强度，若基层存在松散软化问题，需要对基层进行注浆加固，然后重新浇筑混凝土面板，新面板强度等级比原面板提高一个等级，满足重载交通的承载要求。对于多块连续断板，且基层存在大面积不均匀沉降的路段，可采用注浆加固结合加铺沥青面层的处治方案，首先对面板与基层进行注浆，加固地基，消除不均匀沉降，然后在原水泥混凝土路面上加铺15cm~20cm厚的沥青混凝土面层，这种方案能够有效改善路面行驶质量，整体结构承载能力更强，适合重载交通路段的大中修工程。

3.4 表层损坏病害处治技术

对于表层磨耗、露骨病害，可采用薄层罩面处治技术，首先清理路面表层的松散杂物，然后涂刷粘结层，铺筑3cm~5cm厚的高性能改性沥青薄层罩面，或者铺筑相同厚度的水泥混凝土修补砂浆，改性沥青薄层罩面施工速度快，平整度好，能够快速开放交通，适合重载交通干线公路的表层病害处治。若表层损坏范围较大，且存在轻微不平整，可采用铣刨表层后重新铺筑磨耗层的方法，保证磨耗层厚度均匀，强度满足重载碾压要求。

四、重载交通下病害处治技术优化方向

针对重载交通的荷载特征，病害处治技术需要从三个方面优化：一是材料性能优化，优先选用早强、高强、高韧性的修补材料，满足重载交通对结构强度的要求，同时缩短开放交通时间，减少对货运通行的影响；二是处治时机优化，转变“重修复轻预防”的理念，在病害发生初期开展预防性处治，避免小病害发展为大的结构性损坏，降低养护成本；三是基础处治优化，重载交通对路基基层的强度要求更高，处治表层病害的同时必须检查基层承载能力，存在软弱问题及时进行注浆加固，从根源上避免病害复发。

五、结论

重载交通是当前我国公路水泥混凝土路面提前发生病害的主要原因，不同类型病害的成因与发展规律存在差异，养护工程中需要根据病害类型与损坏程度选择对应的处治技术，坚持预防为主、标本兼治的原则，在处治表层病害的同时强化基层承载能力，才能有效提升病害处治质量，延长水泥混凝土路面的使用寿命。未来随着重载运输的持续发展，还需要进一步研究高性能修补材料与快速施工技术，更好地适应重载公路养护的需求。

参考文献

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