1、冻害对水泥混凝土路面的影响【内容摘要】冰冻是我国北方水泥混凝土路面的主要病害，由于起因复杂且破坏性极大，正越来越引起人们的关注。本文结合水泥混凝土路面的施工和养护实践，通过对冰冻破坏的研究和分析。提出并总结了对冻害的预防，尤其是冻害后的一系列修复处理措施。 【主题】水泥混凝土路面冻害预防处理 中图分类号：TU37 文献标识码： A 水泥混凝土路面的使用寿命能够达到设计使用年限的很少，影响的诸多因素有混凝土的抗弯拉强度、路面的厚度、抗冻耐久性、道路超载、基层的稳定及日常的养护和管理。混凝土路面抗冻耐久性的好坏与设计有关，与日常养护和管理也有直接关系。 在我国南方修建的水泥混凝土路面，因不受冻害的
2、影响，没有对抗冻耐久性的特殊要求。但北方有冻害，所以混凝土路面的设计、施工与养护上对抗冻耐久性的要求就显得更为突出。 冰冻对水泥混凝土路面的破坏 表面起皮脱落：上冻前路面低洼处积水，冻融后，是路面表面破坏，表层磨损加剧。造成平整度下降，行车颠簸，年复一年逐年加重。 路面混凝土强度逐年下降：水分渗透到路面混凝土板内，存在于毛细孔中。当受冻时，形成冰晶体，未受冻的毛细水自动的想冰晶表面迁移，使冰晶体逐渐胀大，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。混凝土板内部形成细微的裂缝，使道板厚度减薄，承载力下降，混凝土强度逐年降低。 断板：断板是由于基层强度不够，
3、路基产生不均匀下沉造成的。在北方冻害也可产生断板。地带类型潮湿、含水量大，深秋路段排水不利、使基层和路基长期浸泡，地下水位高、毛细水丰富等均会在受冻时产生冰体，体积膨胀，把混凝土板折断。我省营白公路 1999 竣工的营城子至样子哨段全长 87km 水泥混凝土路面，次年春天调查，断板 68 块，绝大部分是纵向断板。除有 2/3 板是属于老路帮宽，新旧路基产生不均匀下沉引起断板（钻芯取样 6 个，基层也有裂缝）外，有 20 快板属基层冻胀断板。在牛心顶镇镇内刨开断板，基层用脚蹬锹（已冻碎）就可挖开。路基挖不到 40cm 深，就发现有渗水，无疑是地下水位高，冻胀引起断板。水泥混凝土路面冻害的预防 水
4、泥混凝土路面的抗冻耐久性主要取决于其密实性和强度，混凝土强度越高越密实，抗冻性能就越好。 设计上的预防 粗集料应用坚固密实的，粒径过大，针片状多的粗集料对混凝土的抗冻性不利。 细集料应坚硬，清洁的中粗砂为好，含泥量不能超标。适当提高砂率，改善和易性并充分捣实可提高混凝土的抗冻性能。 正确选择水泥品种和用量。试验证明抗冻性比较好的混凝土用水泥顺序为：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅盐水泥；用量一般不低于 350kg/m 3. 水灰比：规范规定不应超过 0.45.在其他相同条件的情况下。水灰比越小越好，用水量越少抗冻性越好。 填缝材料：纵横缩缝、胀缝和施工缝等要根据当地气温选择最佳材料填缝。目前
5、比较普遍使用的有沥青胶泥、塑料、橡胶条和树脂类。如材料和选用施工方法不当，会给以后养护带来很大不便。营白公路选用橡胶条（东北冻胀地区） ，但施工时缝壁粘合不好。行车不到半年，有一部分胶条脱落，被车轮带走。如不及时修补，路面渗水会加速面板的破损。 增设垫层：在水温状况不良地段的路基与基层之间增设垫层，垫层要有良好的水稳定性和抗冻性，并有一定强度。应能起到排水、防污、防毛细水、抗冻胀的作用。分散路面荷载力，减少土基的应力和变形。 施工上的预防 选择较佳的施工工艺用先进方法施工的水泥混凝土路面坚实、平整。反之混凝土不密实、抗冻性能差。 坚持用料高标准、严要求，满足或超过施工规范。傻子的细度模数最好在
6、 2.83.2 之间。 为了降低水灰比，提高混凝土含气量，增强抗冻性能，施工中可掺用减水引气剂。混凝土含气量南方要求 23%，北方寒冷地区要求 46%，营白水泥路用 45%。气泡越密越小，抗冻性能越好。 在北方地区虽然施工期短，但也要留有充分的混凝土强度增长时间。养生期龄越长，水化月充分，可冻结水减少，溶解盐浓度增加，降低冰点，提高抗冻性能。 施工时，除对基层发生的纵横裂缝处理外，对路基潮湿地段、地下水位高地段要经常检查，采取处理措施后方可施工面层，否则跨越待处理后，回头施工。 养护和管理的预防 路面过早的破坏在很大程度上是由于水渗道路面基层导致基层湿软，强度下降。在北方还由于冰的冻胀导致路面
7、板脱皮、断板等、因此必须做好防护性的经常养护。经常观察，及早发现缺陷，弄清原因，做好修补计划。不失时机的采取适当措施，保持路面完好。 水泥混凝土路面养护技术的“四勤” ，有三勤于（北方的冻害）有关。勤扫，保持路面清洁，硬物在车轮碾压下摩擦路面引起路面破损。勤灌，路面伸缩缝和纵缝的灌缝材料经常保持工作完好，发现损坏，及早修补，防止水分渗入路面和基层之内。勤削，高于路肩的草和土应经常铲除，防止路肩积水渗入路面和基层。勤疏，路基两侧的边沟、排水沟、截水沟经常疏通，防止冲断路基及边坡，降低地下水位。 水泥混凝土路面冻害的处理 表面损坏的处理 表损的处理主要解决行车平整度差、抗滑构造深度不够，防止表面脱
8、皮的发展。要求材料于原混凝土接茬粘结力强，抗折、抗压强度满足行车要求，耐磨性高和耐腐蚀不易老化。 聚合物乳液细石混凝土：它是由水泥、乳液粘结剂、高效复合早强剂、啥子、细石（粒径 5mm20mm）和水混合而成。在铺筑之前，应用界面剂对老混凝土表面处理，减少新老混凝土材料的界面缺陷。铺筑厚度应视表损轻重程度而定，一般 46cm 即可。 钢纤维水泥砂浆：用钢纤维配成的高强水泥砂浆或钢纤维增强细石混凝土，对表损混凝土路面处理，具有较好的应用效果。性能的好坏，主要决定于用钢纤维的体积率、长径比和水泥砂浆的配合比。一般钢纤维体积率 12%，长径比 70100，砂浆比 1:1.22.0，水灰比控制在0.40
9、.46 范围内。 沥青混凝土：沥青混凝土应是细粒式。石子最大粒径 10mm15mm，石料强度高、干净，含泥量不小于 1%，最好是石灰石，它于沥青有着良好的粘附性。用沥青混凝土处理水泥混凝土面层最大的难点是老混凝土缺陷的反射和与老混凝土的粘结。梅河口至龙海镇 17km 的水泥碾压混凝土因平整度差，于 1998 年用沥青混凝土处理。厚度为 34cm，喷洒沥青处理连接层，现在使用状况良好。 新型快速修补材料：为了提高水泥混凝土的路面修补质量，近几年来研究出一些外加剂，于水泥掺配，改变了水泥原有性能，克服了传统的修补材料的一系列弊病，具有快凝高早强的特点。而且收缩小与老混凝土粘结力强，是耐磨、耐久的理
10、想修补材料，在公路上现已使用的有JK 系列-4、-10、-24 型、环氧树脂等等。 更换板块的处理 水泥混凝土路面板块经确认表损处理已达不到行车要求是就应刨除，重新浇筑板块。新浇筑的板块应快硬高早强，不允许长时间封闭交通。新混凝土应收缩小，新老混凝土结合处尽量少出缝隙，而且应粘结好，耐磨性不低于老混凝土；耐久性好，施工和易性好，新老混凝土颜色应基本一致。 传统修补材料：长期以来，用沥青混凝土修补水泥混凝土路面，尽管方法简单，但隐患较多。如一刚一柔强度不均、平整度不好、使用寿命不一致、不美观、一片白种出现黑色块，给行车不安全和不舒服感觉。二是用普通水泥混凝土，收缩大，新老混凝土拉开，粘结不好，养
11、生时间长，影响交通。 快硬硅酸盐水泥：使用快硬硅酸盐水泥拌制的混凝土，当气温在520时施工。3 天即可投入使用。它的初凝时间比普通混凝土快0.5h1.5h，终凝时间快 2h3h，所以施工时要掌握抹光、拉毛等时间，在其他性能上基本与普通水泥混凝土一样。 高铝水泥：高铝水泥的特点是硬化迅速，早期强度高。最快的 1 天抗折强度可达 35Mpa，相当于最终强度的 80%。我国标准规定，高铝水泥的凝结时间不得小于 0.5h，终凝不得大于 10h。 高铝水泥水灰比一般在 0.340.4 范围内，不掺如引气剂和减水剂。但为了施工和易性好，如要掺外加剂时，切忌加入石灰、氯化钙之类的外加剂，它将严重的降低混凝土
12、强度。另外，高铝水泥在较高温时强度下降显著，我国南方夏天时间长，气温高，不宜采用高铝水泥补块，对于北方寒冷地区可用。 掺聚合物水泥混凝土：一是掺悬浮于水中的聚合物乳液，所用聚合物有天然橡胶、合成橡胶、热塑性树脂、沥青和石蜡等；二是融入水中的聚合物，所有的有酚醛、脲醛、环氧和聚乙烯醇等。加入这些聚合物制出来的混凝土和易性好、抗拉抗折强度高，与老混凝土粘结力强、抗渗、抗冻、耐磨蚀性能好。 纤维增强水泥混凝土：为了克服水泥混凝土抗折强度低、抗裂性能差、脆性大的缺点，在水泥混凝土中掺入一定数量的纤维，通过纤维增强，提高混凝土的抗拉、抗剪、抗折、抗冲击的强度。常用增强纤维石棉、玻璃纤维、钢纤维以及化学纤维等。
