水泥混凝土路面裂縫的成因與防治

劉高波

摘要：文章首先對(duì)水泥混凝土路面裂縫進(jìn)行了分類。然后對(duì)造成水泥混凝土路面裂縫的原因進(jìn)行了分析。最后提出了其防治措施。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面；裂縫；防治措施

中圖分類號(hào)：U214.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145(2009)-02-0123-02

作為高等級(jí)路面的兩大類型的水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面，各有其優(yōu)點(diǎn)和不足。水泥混凝土路面亦稱剛性路面，它包括普通混凝土路面、鋼筋混凝土路面、碾壓混凝土路面、鋼纖維混凝土路面和連續(xù)配筋混凝土路面等。與其他類型路面相比?；炷谅访婢哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好?；炷谅访婢哂泻芨叩目箟簭?qiáng)度和較高的抗彎拉強(qiáng)度，其水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均較好，特別是其強(qiáng)度能隨時(shí)間的延長而逐漸提高，不存在瀝青路面的那種老化現(xiàn)象。同時(shí)，耐磨、抗凍、耐化學(xué)腐蝕性較強(qiáng)，使用年限可達(dá)20～40年。隨著水泥混凝土路面修建技術(shù)的提高，修建規(guī)模的增大，水泥混凝土路面存在的問題也非常突出，主要的問題是破壞速度快。其中，水泥混凝土路面的主要破壞形式為裂縫，所有水泥混凝土路面的初期破壞形式都有裂縫，然后由裂縫發(fā)展成為其他的破壞形式。

一、水泥混凝土路面裂縫分類及常見現(xiàn)象

根據(jù)不同的分類，水泥混凝土路面裂縫可分為以下幾類：

1.按裂縫在厚度方向發(fā)生的程度分：表面裂縫和貫穿裂縫。

2.按裂縫發(fā)生的方向分：橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫和交叉裂縫。

3.按裂縫發(fā)生的時(shí)期分：早期裂縫和使用期裂縫。

4.按路面損壞類型分：角隅斷裂，縱向、橫向和斜向裂縫。破碎板或交叉裂縫。

5.按裂縫損壞程度分：輕微裂縫、中等裂縫、嚴(yán)重裂縫。

6.《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中的分類

(1)平行或近于平行路面中心線的縱向裂縫；

(2)垂直或斜向路面中心線的橫向或斜向裂縫；

(3)從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m的角隅裂縫；

(4)兩條以上裂縫交叉，使折斷成3塊以上的交叉縫和斷裂板。

二、水泥混凝土路面裂縫的成因剖析

(一)內(nèi)因

1.水泥的水化反應(yīng)。水泥混凝土在拌和、運(yùn)輸、攤鋪過程中水泥與水始終存在水化反應(yīng)，水化反應(yīng)使混凝土體積產(chǎn)生脹縮變形，如果混凝土不受外力約束，這種脹縮變形可自由進(jìn)行。但混凝土在脹縮變形中，要受到其內(nèi)部集料及外部邊界的約束，這就使混凝土自由脹縮變形受阻，其內(nèi)部必然要產(chǎn)生相應(yīng)的拉壓應(yīng)力。由于混凝土導(dǎo)熱性能差，使表面與內(nèi)部的脹縮變形不能同步，這樣相互制約的約束，也會(huì)產(chǎn)生拉壓應(yīng)力。

2.水泥混凝土的干縮作用。水在水泥混凝土中，只有少部分參與水化反應(yīng)，大部分被蒸發(fā)，使混凝土產(chǎn)生干縮變形。由于混凝土在凝結(jié)硬化期間，其內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度很小，由干縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度，因而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及蒸發(fā)產(chǎn)生裂縫。

(二)外因

1.混凝土品質(zhì)不良。水泥選擇不當(dāng)，骨料級(jí)配不合格，是造成混凝土品質(zhì)不良的基本原因，水灰比與混凝土強(qiáng)度和干縮裂縫有直接關(guān)系，另外運(yùn)輸條件差，混凝土拌和出場經(jīng)過顛簸離析，品質(zhì)下降，致使混凝土面板裂縫。

2.氣候的影響。

(1)高溫的影響。高溫照射下的混凝土集料，蘊(yùn)涵著大量的熱能，使得混凝土入模溫度過高，加劇了已澆筑混凝土早期熱量的增加，進(jìn)而影響混凝土內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變的平衡，形成裂縫；

(2)溫差的影響。由于混凝土結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)性較差，當(dāng)外界氣溫變化較大時(shí)，將使混凝土表面溫度迅速變化，但混凝土內(nèi)部的溫度仍處于原來的狀態(tài)，在混凝土內(nèi)部形成較大的溫度梯度，混凝土的各部分處于不同的溫度狀態(tài)，由此產(chǎn)生的溫度變形當(dāng)被混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)約束阻礙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的溫差應(yīng)力，使混凝土路面產(chǎn)生裂縫。

3.切縫不及時(shí)，由于溫縮和干縮發(fā)生斷裂。切縫深度過淺，由于橫斷面沒有明顯消弱，應(yīng)力沒有釋放，因而在臨近縮縫處產(chǎn)生新的收縮縫。

4.土基不均勻密實(shí)，產(chǎn)生不均勻下沉。

5.基層表面不平整，不能為面層提供平整的滑動(dòng)面，增加了混凝土與基層之間的摩擦力，影響混凝土板的自由收縮，當(dāng)摩擦力大于混凝土的抗拉應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生斷裂。

6.施工工藝及施工安排造成的路面裂縫。

(1)混凝土攪拌不均勻，造成粗細(xì)集料聚積，混凝土凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；

(2)混凝土振搗不均勻，尤其是人工澆筑振搗施工工藝。受人的主觀意識(shí)影響，過振、漏振現(xiàn)象難以避免，造成混凝土密實(shí)性不均，近面層砂漿厚度相差過大，極易形成區(qū)域性裂縫；

(3)人工及三軸混凝土攤鋪機(jī)施工時(shí)，提漿過厚，使得路面混凝土表層稀漿厚度過大，造成表面干縮裂縫。

7.初期養(yǎng)生不及時(shí)或不充分。由于表面水分不足，形成干縮裂縫。

8.在養(yǎng)生期過早通行施工車輛。由于混凝土早期強(qiáng)度低，過早受荷載，而導(dǎo)致裂縫。

三、水泥混凝土路面裂縫的防治措施

(一)縮小施工現(xiàn)場溫度差和濕度差，抑制收縮

1.合理地安排作業(yè)時(shí)間，盡量避免在中午氣溫高峰時(shí)間進(jìn)行施工，盡可能地把施工時(shí)間安排在早上或傍晚。

2.高溫季節(jié)降低混凝土入倉溫度。水箱加蓋、水管掩埋，保證施工用水的溫度。必要時(shí)還要對(duì)碎石適當(dāng)灑水降溫，以降低拌和物與周圍環(huán)境的溫度差。

3.縮短作業(yè)持續(xù)時(shí)間，把在烈日和旱風(fēng)下作業(yè)的時(shí)間縮短到最短，無法避免時(shí)可設(shè)遮陽棚。

4.控制開始養(yǎng)生的時(shí)間及條件，保證混凝土養(yǎng)生齡期。在混凝土澆筑完成，收漿后即開始覆蓋灑水養(yǎng)生，施工中安排專人對(duì)新澆筑的混凝土面板進(jìn)行看護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)進(jìn)行抹面處理。同時(shí)要保證覆蓋物表面保持在濕潤狀態(tài)，一般養(yǎng)生齡期為7天。

5.因?yàn)榇箫L(fēng)對(duì)拌和物的水分蒸發(fā)量比高氣溫還要大，所以大風(fēng)天氣應(yīng)停止水泥混凝土路面的施工。如不可避免，則要采取必要的防風(fēng)措施。

6.在施工水泥混凝土路面前，注意對(duì)基層的頂面進(jìn)行整平及灑水潤濕。這樣可保證混凝土路面厚度均勻，受力和變形均勻，同時(shí)減少因基層干燥引起的混凝土路面過分失水。

(二)嚴(yán)格控制施工配合比。保證混凝土的自身強(qiáng)度

1.對(duì)集料的含泥量要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，特別是砂子中夾雜的泥團(tuán)要篩出，涂裹黏土的碎石要清洗或剔除。

2.選用強(qiáng)度高、干縮小、耐磨性好以及抗凍性好的水泥。

3.控制好施工水灰比，嚴(yán)格按配合比投料，必要時(shí)摻入減水劑以降低單位用水量。

(三)及時(shí)進(jìn)行割縫，誘導(dǎo)裂縫在接縫位置展開

及時(shí)及早鋸切橫縮縫，縫深必須嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度，在縮裂發(fā)生前及早形成弱斷面。需要時(shí)還可以考慮在橫縮縫位置的混凝土板底部加設(shè)誘導(dǎo)裂縫的木塊，使弱斷面效應(yīng)更加顯著。

四、結(jié)論

混凝土產(chǎn)生裂縫是很多因素綜合作用的結(jié)果，其裂縫會(huì)影響混凝土路面的使用性能與使用質(zhì)量?；炷谅访媪芽p是不可避免的，但了解掌握路面產(chǎn)生裂縫的原因，并依此指導(dǎo)施工生產(chǎn)，在施工中采取積極有效的措施可預(yù)防混凝土早期裂縫的發(fā)生。