旧水泥混凝土路面养护对策研究

赵浩 李爽

摘要 为了提升旧水泥混凝土路面的路用性能，文章依托某主干道提升工程，对其旧水泥混凝土路面从路面破损状况、结构承载能力及接缝传荷能力等方面进行了分析和评价，根据评价结果，提供了三种不同的养护方案，方案A采用局部维修，方案B采用整体更换破碎板，方案C采用全面翻新并加铺沥青。通过综合对比分析优缺点后，推荐采用方案B作為最终养护方案，为其他旧水泥混凝土路面病害处治工程提供了参考和借鉴。

关键词 旧水泥混凝土路面；病害分析；养护对策；评价

中图分类号 U418.6文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）03-0118-03

0 引言

随着城市化进程的加速，城市道路承担的交通负荷日益增加，使得旧水泥混凝土路面面临着更多的维护和养护挑战。由于长期承受车辆荷载和自然环境的影响，路面经常出现裂缝、破碎及其他形式的病害，不仅影响道路的安全性和舒适性，还缩短了道路的使用寿命[1]。因此，为了解旧水泥混凝土路面的病害特点和成因，提高路面的使用效率，为制定更有效的养护措施提供科学依据，对旧水泥混凝土路面的养护对策进行研究显得尤为重要。

1 工程概况

某主干道提升工程路线全长13.82 km，双向六车道，建于2005年，经过多年运营，原有水泥混凝土路面出现不同程度的病害。为了提升主干道的交通效率和安全性，适应当地日益增长的交通需求，对现有旧水泥混凝土路面进行全面检测和评估，主要对路面的损坏类型进行分类，评估路面结构的承载能力，以及检测接缝的传荷能力，确定其技术状况并制定相应的养护和维修策略。

2 旧水泥路面病害分析及评价

2.1 路面破损状况评价

在进行旧水泥混凝土路面的破损状况调查时，首先对路面损坏类型进行分类，确定不同病害类型的特性和影响，包括裂缝、板角断裂、断裂板等。考虑交通负荷、气候条件等因素对路面状况的影响[2]。对该主干道水泥混凝土路面破损状况进行调查，评估路面损坏的范围、程度和类型，结果见表1。

由表1可知，不同类型的路面破损在数量和严重程度上有所差异，路面状况指数（PCI）为76.59，其中，裂缝病害在路面上较为普遍且对路面状况影响较大，其次为坑槽、错台和板角断裂。裂缝不仅影响路面的结构完整性，还会导致水渗透，加速路面其他部分的损坏。板角断裂通常与重载压力和疲劳裂缝有关，而沉陷、错台和拱起则与基础层的不均匀沉降或土壤湿度变化有关，坑槽和露骨与交通负荷重复作用和路面材料的磨损有关。

2.2 路面结构承载能力评价

在评估旧水泥混凝土路面结构承载能力时，通常以回弹弯沉值作为评价指标。该次检测采用5.4 m贝克曼梁测定回弹弯沉值。为获取更准确的数据，同时使用落锤弯沉仪对路面板的横向接缝两端板面边沿处进行了测试，最后对这两种测试得到的回弹弯沉数值平均值进行计算，对旧水泥混凝土路面结构承载能力进行评估[3]。弯沉值的计算公式如下：

式中，——平均回弹弯沉值（0.01 mm）；D1、D2——分别用贝克曼梁和落锤弯沉仪测得的回弹弯沉值（0.01 mm）；P——施加在路面的荷载（N）；L——贝克曼梁的长度（m）；E——路面材料的弹性模量（MPa）；I——梁的惯性矩（m4）；k（θ）——弹簧常数，与路面的刚度相关。

对路线全长进行回弹弯沉测量，结果见图1。

由图1可知，回弹弯沉值在范围内变化，表明路面在不同位置的承载能力存在差异，但全线回弹弯沉值的变化幅度不大，路面回弹弯沉值平均值为0.5（0.01 mm）左右。连续上升或下降趋势表明特定区域的结构弱点或损坏，例如，K9～K11路段连续增加的弯沉值可能表明路段内的路基材料压实不足或水分聚集，而K11～K13路弯沉值连续减少，则表明路面材料在这些路段路面刚度更高。

2.3 路面接缝传荷能力评价

由于水泥混凝土路面面板具有显著的热胀冷缩特性，因此，在设计和施工中，需要设置接缝以应对温度变化引起的膨胀和收缩。接缝的设置增加了施工难度，并使后续的路面养护更为复杂。在实际运行过程中，接缝可能导致车辆跳动现象，影响行驶舒适性。随着行车荷载传递次数的增加，接缝处的传荷能力会逐渐衰减，这是由板内应力状况决定的，也是导致路面板结构性能下降的关键因素[4]。为了测定旧水泥混凝土路面的接缝传荷能力，该研究采用弯沉测试法。在测试中，确保支点不落在弯沉盆内，试验荷载为设计轴载的单侧轮载50 kN，荷载被转移至邻近接缝的路面后，测量两侧边缘处的弯沉值，计算接缝的传荷系数K，以评估接缝的效能和路面板的整体技术状况。

式中，K——接缝传荷系数；lu——接缝另一侧的弯沉值，即在荷载施加点对面接缝边的弯沉测量值（0.01 mm）；lw——接缝一侧的弯沉值，即荷载直接施加侧的弯沉测量值（0.01 mm）。

该主干道全线的接缝传荷系数测试结果见图2。

由图2可知，通过对不同路段的混凝土路面进行弯沉测试，得出了接缝处的传荷系数（LTE），其结果显示接缝传荷系数为92%～96%。大多数路段的接缝传荷系数值相对较高，表明这些区域的接缝传荷能力良好，路面板块间的连接稳定，能够有效分散车辆荷载，减少路面的损耗和破坏。

3 路面养护对策

3.1 路面养护原则

3.1.1 预防性养护

通过预防性养护，旧水泥混凝土路面进行定期检查和及时维护，能够提前识别和解决路面病害问题，避免未来发展为更严重、成本更高的状况。首先，需制定检查和维护计划，包括定期进行视觉检查，对路面的损坏情况进行评估，并立即进行必要的小修，特别是对于路面裂缝、坑槽和表面磨损等早期病害，通过预防性养护，定期维护和及时干预，可以有效避免病害的发展和扩散，有助于延长路面的使用寿命。

3.1.2 可持续性

选择环保材料和实施方法对于减少养护活动对环境的影响至关重要。采用再生材料，如利用废弃的混凝土和沥青，以及使用低排放的施工技术，比如电动施工设备和低污染排放的机械。環保技术和材料的选择也是实现可持续养护的关键，例如使用水性密封剂和低挥发性有机化合物（VOC）含量的涂料，有助于减少有害化学物质的排放和对环境造成的污染[5]。

3.1.3 技术适应性

针对不同类型的路面病害，如裂缝、坑槽或板角断裂，需要采用不同的处理方法和材料，以确保最有效的维修和最长的耐用性。例如，对于裂缝的处理，使用弹性填缝材料适应温度变化导致的扩展或收缩，而对于坑槽和板角断裂，则需要更强度的修补材料和技术。例如，智能感应技术，如基于物联网的传感器，可以用于实时监测路面状况，新材料的开发如自修复混凝土或高性能复合材料，也为提高路面耐用性和减少维护需求提供了新的解决方案。

3.1.4 成本效益分析

在选择养护方案时，除了考虑直接成本，如材料、劳动力和施工设备的费用，还需考虑长期效益，如提高路面耐久性和减少未来维修的频率和成本。例如，薄层修补养护方法虽然初始成本较高，但由于其耐久性好且维护成本较低，因此在整个路面寿命周期中可能更为经济。此外，在进行成本效益分析时，还需要考虑各种风险，如施工期间可能对交通流量的影响、潜在的安全风险以及环境因素等。

3.2 养护方案的确定

在制定道路养护方案时，必须考虑道路维修养护的预算限制，采取灵活方法，确保在满足基本道路养护需求的同时，尽可能降低成本并提高效益。在实施过程中，采用最优的施工技术和管理策略，以确保养护工作的顺利进行，并获取最大化投资回报。

针对主干道提升工程，拟采取以下三种养护方案，具体见表2。

由表2可知，与方案A相比，方案B能够从根本上解决了路面病害，显著提高路面的耐用性和稳定性，确保了长期使用的可靠性。方案B在保持路面抗压强度和耐重载方面表现出色，这对于承载重型车辆的路面而言至关重要，因此，相比方案C，水泥混凝土路面在承受重型车辆负荷方面更为稳定和可靠。尽管方案B在初始投资和施工时间方面成本较高，但从长远角度看，其带来的后期维修和维护时间及费用的节省更具成本效益。虽然施工期较长可能对交通造成一定影响，但通过有效的施工计划和交通管理，这种影响可以被最小化。综合而言，从长期效益角度考虑，方案B为该主干道提升工程提供了更耐用且能适应重型车辆的道路解决方案，确保了道路的长期使用性能和安全性。

4 结语

综上所述，该文结合具体工程实例，首先对旧水泥混凝土路面的破损状况、路面结构承载能力以及接缝传荷能力进行了分析，以评价旧水泥路面的病害状况。基于此，从预防性养护、可持续性、技术适应性和成本效益分析出发，对比选出适合的养护方案和施工技术。研究结果表明，通过科学的评价和合理的养护措施，可以有效提升旧水泥混凝土路面的性能，确保道路的安全性，提升使用寿命。

参考文献

[1]谢凤娇. 公路水泥混凝土路面养护技术分析[J]. 交通世界， 2023（Z2）： 137-139.

[2]郭亮. 国道水泥混凝土路面养护中压浆技术分析[J]. 运输经理世界， 2022（12）： 125-127.

[3]王继茂， 李建功. 公路水泥混凝土路面养护技术[J]. 建筑技术开发， 2020（7）： 117-119.

[4]郑祥增. 公路水泥混凝土路面养护特点与技术措施的探讨[J]. 北方建筑， 2020（4）： 61-64.

[5]郭良. 南昌市水泥混凝土路面养护技术分析与评价[D]. 南昌：南昌大学， 2022.