農(nóng)村公路水泥砼路面開裂的原因及對策

摘要：本文結(jié)合筆者多年農(nóng)村公路技術(shù)管理實踐，從五個方面分析農(nóng)村公路水泥鹼路面開裂的原因，并提出有關(guān)對策，供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村公路：砼路面：開裂：原因分析；對策

中圖分類號：U418.6⁺6

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422(2009)05-0237-02

2003～2008年，我市對5000公里農(nóng)村公路進行了路面升級改造，“十一五”后期，我市仍有近3500km農(nóng)村公路急需改造?？紤]到我省公路建設(shè)瀝青供應(yīng)緊張，價格居高不下且瀝青路面對我市部分山區(qū)公路、湖區(qū)公路不適應(yīng)的現(xiàn)狀，水泥砼路面將作為最主要路面結(jié)構(gòu)形式，但從目前我省特別是我市公路的使用情況來看，水泥砼路面返修率高，其中最嚴重的病害就是開裂破壞且維修困難，成本較高，嚴重影響公路的正常使用。如何防止砼路面開裂，提高農(nóng)村公路的使用壽命，值得認真研究。

1 砼路面開裂的原因

按照《公路技術(shù)狀況評定標準》(JTGH20-2007)的統(tǒng)一提法，砼路面開裂主要表現(xiàn)為：破碎板，縱向裂縫、橫向裂縫以及斜向裂縫，板角斷裂，錯臺，邊角剝落以及脹縫處理不當?shù)仍斐傻牧芽p。筆者通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，路基不均勻沉降，路面材料不合格，施工因素產(chǎn)生影響，超載車輛的影響以及路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺陷等五方面原因?qū)е侣访骈_裂。下面逐一分析：

1.1 路基不均勻沉陷的影響

由于水泥砼路面屬剛性結(jié)構(gòu)，任何不均勻沉陷或者微少的變形均將導(dǎo)致面板開裂，路基的穩(wěn)定性是保證路面使用質(zhì)量的先決條件，因此，我們施工時要求路基整體上穩(wěn)定牢固，路基上層密實均勻。

路基是以土石為原料，經(jīng)機械壓實而形成的，它須經(jīng)過相當長的時問的排水固結(jié)沉降后才趨于穩(wěn)定的，如果整個路基是以土或其它穩(wěn)定粒料填筑且沉降是均勻的，則不會發(fā)生砼路面板的開裂。問題是有的路基為路堤，有的路基為路塹。特別是路堤和路塹的交界處更容易導(dǎo)致路基的不均勻沉降。

路堤能否鋪筑水泥砼路面取決于填方材料的類型與壓實條件、填方的高差變化。我市的安化、桃江部分縣鄉(xiāng)道，原路面太窄，根據(jù)技術(shù)要求必須舊路拓寬，部分路段截彎取值，建設(shè)過程中部分路段一次性填筑，而且未嚴格按照施工規(guī)范要求進行施工。這種填方高差變化較大的路堤，如果不采取切實可行的措施就會產(chǎn)生不均勻沉降，最易導(dǎo)致面板的斷裂甚至錯臺變形。

受地下水影響的土質(zhì)挖方路塹，若未采取措施降低地下水(如設(shè)盲溝)，增加墊層，做好綜合排水系統(tǒng)，路基長時間受水浸泡，再加上砼路面板的封閉作用，浸水路堤的土質(zhì)或基層含水量呈逐年增長趨勢，可能導(dǎo)致整體強度穩(wěn)定性變差或者局部軟弱變形，局部形成軟基或產(chǎn)生不均勻沉陷。

由于路基局部軟基或者不均勻沉陷，引起砼板受力變化，再加上砼板抗壓強度高而抗拉(折)強度相對較弱：一旦大噸位車輛行駛，拉應(yīng)力超過抗拉應(yīng)力就會被拉裂，產(chǎn)生裂縫。

1.2 材料的影響

原材料品質(zhì)，直接關(guān)系到砼面板的使用質(zhì)量，由于砼的抗折強度是路面承受行車、溫度疲勞應(yīng)力的表征。因此任何影響砼抗折強度的因素均會使路面在使用中過早的產(chǎn)生開裂破壞，如水泥抗折強度低于砼設(shè)計抗折強度+2mpa，礫(碎)石級配不良、抗壓、壓碎值指標差，集料含泥量大或者有礦粉裹覆等材料因素，均影響其抗折強度。

試驗資料表明：水泥的原材料與路面的開裂有直接關(guān)系，若水泥游離化鈣(f－cao)含量>1，0％時，砼凝結(jié)后出現(xiàn)細小裂紋，并直接影響路面耐久性。水泥原材料中若配有粘土，煤矸石成份可使砼干縮成倍地增加，面板更易開裂，水泥的堿含量(Na2O+0.658k20)若大于0.6％，則在氣態(tài)水影響下與骨料中活性硅產(chǎn)生體積膨脹的堿集料，可能使路面在使用中產(chǎn)生后期開裂崩縫，水泥干縮率>0.1％時，面板易產(chǎn)生塑性開裂。此外，若使用水泥溫度>500c砼中摻配粉煤灰等也易使砼生產(chǎn)早期開裂。

1.3 施工因素的影響

施工不當將導(dǎo)致砼收縮開裂，收縮可分為冷縮和干縮，在動荷載反復(fù)作用下，因疲勞破壞路面開裂。

1.3.1 配合比不當：砼路面試驗檢測需校驗3種配合比，①試驗室配合比。即在室內(nèi)標準條件下，根據(jù)選送的材料樣品，按級配要求確定不同粗集料的摻配比例，鑒定細集料，水泥外摻劑，找出砼抗折強度的水泥用量。水灰比，砂率，提出推薦的配合比。②標準配合比，根據(jù)實際情況和材質(zhì)修正后的配合比。③實際生產(chǎn)配合比又稱“拌和場配比”?？紤]到每批材料的含水量不同，當時施工的氣溫條件不同，在具體拌和時確定配合比。但由于我們普遍采用抽樣試驗，特別是農(nóng)村公路試驗檢測重視不夠，若砼配合比不當，如水泥用量偏大，砂率偏小，水灰比偏小，則路面易出現(xiàn)塑性開裂。

1.3.2 施工氣象條件：夏季高溫和大風條件下施工，砼表面會迅速失水，干縮而開裂。

自然條件下，砼面板在溫差影響下將產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，當面板的脹縮作用受影響受約束時面板中將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當應(yīng)力超過砼的抗拉強度時，就會產(chǎn)生面板開裂或斷板。

經(jīng)計算表明：在不保證板中端自由收縮的條件下，以L=5M板為例，當溫度△T=30℃時。板中應(yīng)力可達5.88mpa，超出一般的設(shè)計抗折強度，從而使板產(chǎn)生拉裂破壞，溫差A(yù)T=30℃的現(xiàn)象，在我市的秋、冬季也有時存在。

1.3.3 切縫時機不當?shù)挠绊懀菏┕こ跗诘牧芽p，一般均系面板切縫不當不及時所致。根據(jù)經(jīng)驗切縫應(yīng)在不造成縫邊破損的條件下盡快盡早進行，因當時氣溫不同，切縫時間各異，一般為300溫度小時，必要時可先采用間隔切縫以部分釋放收縮應(yīng)力，避免斷裂和裂縫。

1.3.4 基層影響：基層表面施工平整度差坑凹或者基層養(yǎng)生不夠，再加上過早開放交通，導(dǎo)致基層表面松散，均會增大基層和面板間的磨擦力，影響砼板自由端伸縮，容易在低溫條件下造成路面橫向開裂。過干的基層，會從加鋪的砼下部吸收水份，從面影響面板的整體強度，導(dǎo)致路面后期開裂。

1.3.5 伸縮縫或脹縫位置設(shè)置不合理：根據(jù)砼路面的特點，在坡頂、坡底、新舊砼交界處、橋頭、接口處均應(yīng)根據(jù)需要，設(shè)置必要的伸縮縫或脹縫，若設(shè)置數(shù)量過少或位置不當，由于熱脹冷縮，引起砼板的位移，勢必引起砼板裂縫或者斷裂。

1.3.6 施工管理的影響：由于施工管理不嚴，如路基、基層壓實不夠，原材料質(zhì)量或配合比失控，砼混合料拌和均勻性差，砼震搗不夠(表面浮水)，面板養(yǎng)生不足或成型期末搞好交通管制，均可能影響砼或道路的整體性強度，并導(dǎo)致使用中開裂破壞。

1.4 超載車輛的影響

近幾年，運輸從業(yè)人員增加，由于運價較低，再加上運輸支出成本偏高，運輸市場不景氣，車主從自身利益出發(fā)，大量超載以追求利潤，而公路部門缺乏行之有效的治理手段，特別是農(nóng)村公路未設(shè)置治超點，超載車輛越來越多，大部分行駛的運輸車輛超過標準軸載(BZZ－100)的0.5～1.0倍。資料表明，按現(xiàn)行水泥砼路面設(shè)計軸載換算16次方的關(guān)系，一輛超載50％的車的作用，相當于657輛標準軸載車，一輛超載100％的車輛的作用相當于65536輛標準軸載車作用。超載車輛使得砼面板出現(xiàn)縱向斷裂為主的開裂，造成水泥砼路面板斷裂以10％的速度上升，成為公路破壞的主要殺手。

1.5 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

1.5.1 路面板的厚度

國外的研究表明：水泥砼路面板厚度以25～35cm為宜，適宜的砼路面板厚度為保證公路的使用壽命提供堅實的基礎(chǔ)，而我國的公路砼設(shè)計規(guī)范中規(guī)定砼板的最小厚度為18cm，通常為22～24cm，較國外嚴重偏低。砼路面設(shè)計規(guī)范已遠遠不能滿足現(xiàn)實需求，因此在原路上加鋪水泥砼面板時，為了保證厚度均勻性，一般應(yīng)先調(diào)路拱，整平處理，建議有重車行駛的地方，砼面板厚度不宜小于24cm。

1.5.2 傳力桿位置的設(shè)定和鋼筋網(wǎng)的增設(shè)現(xiàn)行規(guī)范對脹縫工作縫以及特重交通的縮縫要求設(shè)立傳力桿，但在施工過程如何保證傳力桿的順直值得在公路設(shè)計中設(shè)計一個裝置，防止傳力桿的變形。

實踐工作表明，增設(shè)鋼筋網(wǎng)對于防止路面開裂，也不失為一個很重要的手段。

2 公路病害治理的有關(guān)對策

1)針對路基不均勻沉陷方面產(chǎn)生的影響，我們嚴格按照規(guī)范施工，做好路基排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計，對高填路堤要求分層填筑，層層壓實，并時常保持路基的干燥。在填挖交界處和薄覆的構(gòu)造物的頂面，按要求設(shè)置雙層鋼筋砼板過渡，增設(shè)土工格柵等搞好路基的軟基礎(chǔ)處理，防止面板開裂。

2)要確保原材料的質(zhì)量。一是要堅決把不合格的材料拒之門外，可通過政府、監(jiān)管部門與材料供應(yīng)商簽定誠信合同。二是要加大原材料的試驗檢測頻率，多作對比試驗，防止外攙劑與原材料之間的產(chǎn)生不良反應(yīng)。

3)針對施工因素的影響。首先要搞好拌和場配合比設(shè)計，勤做試件，及時送檢，拌和場配合比堅決按重量法進行配比。在高溫天氣施工時，采取遮陽措施或改為夜間施工，大風天氣施工時適當多加少量水份，搞好基層的鋪筑，嚴把基層質(zhì)量，必要時可借鑒高速公路施工經(jīng)驗，在新建公路基層表層碾壓成型后，采用乳化瀝青進行封層，再加鋪少量石屑，這樣可以減少養(yǎng)生用水，延長基層養(yǎng)生期，有利于施工車輛的通行，同時設(shè)法減少面板與基層問的滑動阻力，防止面板開裂。此外要加強工程施工管理，做到震搗密實，切縫及時，特別注意在晝夜溫差過大時施工必加外摻劑，溫度過高、過低時加入外摻劑，以防止面板開裂。

4)加大超限載車輛的綜合整治工作力度。要利用散發(fā)傳單，利用新聞媒介，發(fā)布政府通告把超載車輛整治工作做到家喻戶曉。一是要學(xué)習借鑒外地經(jīng)驗在農(nóng)村公路兩頭增設(shè)限寬限高設(shè)施。二是要爭取省交通廳、省公路局支持在每個市(州)縣鄉(xiāng)公路部門設(shè)置一個流動治超點，同時嚴格執(zhí)法，做到處理一批，影響一批，盡量把超限載車輛整治工作搞好，還公路建設(shè)一片寧靜的天空。

5)以2003版《公路水泥砼路面設(shè)計規(guī)范》為依據(jù)，推行按實測軸載進行路面結(jié)構(gòu)計算的設(shè)計方法，科學(xué)設(shè)計，鼓勵設(shè)計創(chuàng)新，為砼路面施工提供良好的設(shè)計資料，同時還可以搞試驗路段設(shè)計，為科學(xué)設(shè)計積累原始設(shè)計數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

總之，導(dǎo)致砼路面開裂的原因可能是多方面的，但是對于某一具體路段而言，卻只有主要原因。認真分析水泥砼面開裂的原因，研究解決的辦法，是水泥砼路面發(fā)展中急需解決的重要課題。

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