水泥混凝土路面裂縫的成因和施工控制措施

崔祥新 張 瑋

（棗莊市公路管理局，山東 棗莊 257071）

1 前言

產(chǎn)生斷裂的板塊被裂縫分成兩塊或數(shù)塊，破壞了路面的整體性和抵抗沖擊、振動的能力，并使基層與混凝土板之間產(chǎn)生往復交變的相對位移。加上裂縫處的滲水影響，導致基層結(jié)構的破壞?；鶎悠茐牡慕Y(jié)果反過來使面層產(chǎn)生更大的斷裂。如此惡性循環(huán)，隨著時間的推移，導致混凝土路面使用功能喪失。本文對水泥混凝土路面裂縫成因進行分析，并從設計、配合比、材料、施工、成品保護與管理等方面提出預防改進措施。

2 水泥混凝土路面裂縫成因分析

2.1 溫度應力

混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，水泥水化熱在1～3天內(nèi)可放出熱量的50%，由于混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，形成內(nèi)外溫差，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和內(nèi)外溫差成正比，溫差越大，溫度應力也越大。砼的早期抗拉強度較低，當這種溫度應力超過混凝土抗拉強度時，產(chǎn)生裂縫。

2.2 干縮變形

干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。

2.3 路基基礎的影響

混凝土面板下的基層應平整、堅實、抗變形能力強、整體性好。如果路基壓實時局部未達到質(zhì)量標準，或填筑路基的材料不符合標準，或在路基尚未完成自然沉降便急于開始水泥混凝土路面的施工，使路基產(chǎn)生不均勻沉降，導致混凝土板產(chǎn)生裂縫，嚴重的會產(chǎn)生斷板。另外，如果地下水位過高，地質(zhì)條件差，路基含水過高，會使路基強度降低，承載力下降，水泥混凝土路面產(chǎn)生較大的變形荷載而導致裂縫。

2.4 道路基層的影響

如果基層甲整度差，導致混凝土面層厚度不均勻，在行車荷載及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中。當應力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫。

2.5 材料的影響

水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝結(jié)硬化時的收縮量大，使混凝土板面產(chǎn)生許多微小裂紋，在外部荷載及自然因素作用下擴展為裂縫。不同標號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。

砂石材料中若有過量的泥土和石粉，會削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強度，在使用時容易產(chǎn)生裂縫。

2.6 配合比的影響

水反比偏火使混合料中被水占有的空間較大，但只有其中一少部分參與水化反應，剩余水分逐漸蒸發(fā)，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大，T縮率也越大，明顯地降低混凝土的強度。

水泥用量不合理使混凝 收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性，使混凝土中水泥用量越大，收縮量也越大，在施工時便容易產(chǎn)生裂縫。

砂石料的級配不合理使抗折強度降低，因為不同級配的混合料其抗折和抗壓強度有較大的差異。

砂偏細會引起水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂?？偙砻娣e越大，這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面，從而增高水泥用量，引起水泥混凝土收縮量增大。

2.7 施工因素的影響

2.7.1 由于操作人員不嚴格按配合比要求進行控制，或攪拌時間不夠使混凝土攪拌不均勻，每罐混凝土配合比不均勻，使混凝土中強度發(fā)展和收縮量不均勻，在混凝土內(nèi)部形成有害應力，在外力作用下會在應力較大處開裂。

2.7.2 澆筑混凝土的影響。澆筑混凝土時，由于振搗不均勻，局部振搗不密實，容易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應力集中而導致裂縫。

2.7.3 切縫的影響?；炷岭S著時間的推移，其強度和收縮量都在增大，內(nèi)部拉應力也相應增大。在混凝土澆注成型后未能及時切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產(chǎn)生的拉應力超過了混凝土某一局部的初期極限抗拉強度，引起該處產(chǎn)生橫向裂縫并造成應力集中，致使裂縫迅速擴展，使板體在較短時間里出現(xiàn)貫通全幅的裂縫。

2.7.4 傳力桿安裝的影響。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設計進行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過程中會將混凝土頂破，從而形成裂縫。

2.7.5 混凝土的養(yǎng)護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要?；炷翝仓尚秃螅饾u開始凝結(jié)硬化。當空氣中相對濕度較小時，混凝土中水分就會不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養(yǎng)護不及時，就會造成頂面失水快，收縮迅速；底面失水慢，收縮緩慢。翹曲后則可能使混凝土面板產(chǎn)生裂縫?；炷琉B(yǎng)護不連續(xù)，養(yǎng)生期未到就停止養(yǎng)生，使混凝土強度不能正常發(fā)展，也是引起斷板和裂縫的原因。

2.7.6 施工機械設備的影響。由于機械設備故障使混凝土的澆筑工作無法連續(xù)進行，會在路面混凝土中形成人為施工縫，此新舊混凝土接茬處是容易產(chǎn)生裂縫的位置。

2.8 過早開放交通

在混凝土尚未達到設計強度就提前開放交通，此時混凝土承受不了外界荷載的作用力，當這一作用力超過了荷載的臨界狀態(tài)時，斷板或裂縫就產(chǎn)生了。

3 裂縫施工控制措施

3.1 合理設計

為了防止水泥混凝土路面的裂縫，各有關部門應認真及時地組織設計人員和有關專家，對水泥混凝土路面的設計理論及規(guī)范要求，進行深入細致地研究和討論，根據(jù)當?shù)氐牡乩砦恢?，環(huán)境、地形、沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的供應情況，提出符合實際的軸載設計參數(shù)、路面結(jié)構、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求，以設計出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統(tǒng)，提出合理經(jīng)濟的水泥混凝土配比設計及要求。

3.2 嚴把材料關

水泥：用于路面混凝土的水泥一般采用道路專用水泥或≥32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥應早期強度增長快、收縮性小、抗凍與耐磨性能好，施工中應盡量使用同一廠家生產(chǎn)的同一品種、同一級別水泥，并按規(guī)定做好復試試驗。

砂、石料：砂應用級配良好的中粗砂，尤以河砂為準，避免采用不清潔的含泥量過大或含雜質(zhì)的砂。石子應質(zhì)地堅硬、級配良好，最大粒徑應≤40mm，嚴禁采用強風化的石子。砂石料的含泥量應符合規(guī)范要求，不干凈的應采取沖洗、過篩等措施，并重新檢驗合格后才能使用。

3.3 精心組織施工

3.3.1 嚴格控制路基、基層的質(zhì)量，保證其密實、穩(wěn)定、平整，路基彎沉及基層強度必須達到要求。特別是半填半挖路段及挖方路段，需要認真處理，加強壓實。

3.3.2 認真按施工配合比及規(guī)范要求進行混凝土的拌和，使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級配和雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn)所購進的骨料級配與原試驗級配不符時，必須及時調(diào)整施工配合比，同時還要檢查含泥量，使其不能超標，并嚴格控制水灰比。

3.3.3 注意施工溫差，盡量避免在高溫或低溫及溫差較大的氣候條件下安排施工。

3.3.4 澆筑混凝土時，由專人負責振搗，保證振搗均勻，振搗間距和振搗時間要掌握合理，保持施工作業(yè)的連續(xù)性，一旦出現(xiàn)間斷作業(yè)，必須設置施工縫，并布置傳力桿。

3.3.5 正確安裝傳力桿。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設計進行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。

3.3.6 及時鋸切橫縮縫，縫深必須達到設計要求深度，在縮裂發(fā)生前及早形成弱斷面。需要時，還可以考慮在橫縮縫位置的混凝土板底部加設誘導裂縫的木塊，使弱斷面效應更加顯著。

3.3.7 在混凝土終凝后用草袋、砂或土工布等全面均勻覆蓋并充分灑水保濕養(yǎng)護，保證混凝土路面14～21天的潮濕狀態(tài)，使用混凝土的水化作用充分。

3.4 成品保護與管理

混凝土路面施工完畢后，要做好工程成品保護工作，設立路障，未達到設計強度不允許通車使用。加強對車輛控制，嚴禁超載車輛通行，超過設計荷載能力的特種車輛需要通行，應先進行論證并采取減少路面損害的措施。

4 結(jié)束語

形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設計、施工、使用過程中的不足，混凝土的內(nèi)在因素及溫度變化、濕度變化、地基不均勻沉陷的影響等等。施工時只要嚴把材料關、工序關、工藝關，抓好基層強度、混凝土的配合比設計、切縫的時間和深度以及養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)，并結(jié)合當?shù)氐氖┕きh(huán)境和條件，綜合考慮，采取有效的防治措施，混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。

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