水泥混凝土路面貫穿裂縫的產(chǎn)生原因及修復(fù)技術(shù)

林杰

（江西省贛州市港航管理處，江西 贛州 341000）

1 貫穿裂縫的產(chǎn)生原因及其防治措施

1.1 橫向裂縫

垂直于行車方向的有規(guī)則的裂縫稱為橫向裂縫，導(dǎo)致橫向裂縫的原因大致可以歸納為以下幾方面。

干縮。水泥漿干縮的限制有內(nèi)部限制和外部限制兩種。內(nèi)部限制主要是混凝土中骨料對水泥漿的限制。在普通水泥混凝土中，水泥漿的收縮率被限制了90%，所以，混凝土內(nèi)部經(jīng)常存在引起干縮裂縫的應(yīng)力狀態(tài)。外部限制主要是路面板塊間或路面整體的限制，處于限制狀態(tài)下的混凝土結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)混凝土本身的抗拉彈性應(yīng)變ε0以及徐變應(yīng)變ε0兩者與混凝土硬化過程的自由收縮應(yīng)力εf不相適應(yīng)時，即εf＞ε0+ε0時（其中K為側(cè)限系數(shù)），才會產(chǎn)生裂縫。通村水泥路與縣鄉(xiāng)水泥路相比，干縮裂縫明顯更多，原因就是通村水泥路有的沒有水泥穩(wěn)定基層，墊層表面平整度差、密實(shí)度差，增大了K值。在施工過程中，工人們?yōu)榱朔奖闶┕?，故意加大拌和用水量，而有時質(zhì)量監(jiān)督人員為了保證質(zhì)量無意加大局部的水泥用量，從而增大了εf值，這些都是不可取的。另外，水泥品種、骨料粒徑、骨料含泥量等都會影響干縮。由此可見，減少K值和εf值便可防止干縮裂縫。因此，應(yīng)盡量減少單位水泥用量；盡量減少單位用水量；充分灑水潤濕干燥的骨料；基層表面盡量平整、干凈，且在澆砼前灑水潤濕等。

冷縮。和一般材料一樣，水泥混凝土具有熱脹冷縮性能。當(dāng)混凝土板受到相鄰板塊或整體性限制時，熱脹冷縮都將很容易引起混凝開裂。

水泥的水化過程是一個放熱過程。在混凝土硬化過程中，釋放大量熱能，致使溫度上升。在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度上升1℃，每米膨脹0.01mm。這種溫度變形對大面積板塊是極為不利的。

水泥水化過程中的放熱速度是變化的，初始較緩慢，25分鐘后增溫，大約在水泥終凝后12小時的水化熱溫度可達(dá)80~90℃，從而使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生顯著膨脹，而板面溫度因?yàn)橥饨鐪囟群蜐袼B(yǎng)護(hù)降低，致使混凝土內(nèi)部膨脹外部收縮，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)外部混凝土所受拉應(yīng)力一旦超過混凝土當(dāng)時的極限抗拉強(qiáng)度時，板塊便會產(chǎn)生裂縫甚至斷裂。因水泥水化作用，晝夜溫差大及大風(fēng)天氣最容易引起裂縫。故應(yīng)及時做好成型板面的保溫、保濕。

切縫不及時。為防止混凝土路面收縮裂縫，人們采用切縫將路面分塊。但施工中由于切縫時間難以控制得當(dāng)，也容易造成橫向裂縫。從混凝土收縮因素考慮，最好是混凝土中水泥水化初始階段就切縫，但因此時混凝土抗壓強(qiáng)度過低，根本無法切縫。一般混凝土抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的 l／8-1/7，即約為 4~5Mpa。對于尚未切縫或剛切縫的較長混凝土路面板，當(dāng)板溫均勻下降時，其溫差引起的板中應(yīng)力可用式σx=ErαTP／(1－μc)Mpa計算。當(dāng)氣溫下降30℃時，溫度應(yīng)力將超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，橫向斷裂則難以避免。因此，建議切縫時間越早越好，以混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的25%~30%，切縫時不會缺邊角為宜。

1.2 縱向裂縫

順路方向出現(xiàn)的裂縫稱為縱向裂縫。縱向裂縫主要是由于填料土質(zhì)不均勻、濕度不均勻、凍脹、壓實(shí)不足等原因?qū)е侣坊С胁痪鶆?，?dāng)路基稍有沉陷時，在板塊自重和行車壓力作用下而產(chǎn)生。

1.3 交叉裂縫

一塊板上有兩條或兩條以上相互交錯的裂縫稱為交叉裂縫。產(chǎn)生交叉裂縫的主要原因有：一是在施工過程中偷工減料或集料強(qiáng)度不夠?qū)е滤嗷炷翉?qiáng)度不足，在輪載及溫度作用下出現(xiàn)交叉裂縫；二是水泥混凝土路面板的厚度不夠加之車輛超載作用，也會導(dǎo)致交叉裂縫；三是路基及基層強(qiáng)度與水穩(wěn)性差，一旦受水侵入，將發(fā)生不均勻沉陷，在輪荷作用下而產(chǎn)生交叉裂縫；四是水泥的水化反應(yīng)和堿骨料反應(yīng)。水泥的安定性不合格，水泥中含有過燒的CaO和MgO，它們往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體積膨脹，從而導(dǎo)致交叉裂縫甚至板體潰散。因此，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)把材料進(jìn)場關(guān)，加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督等。

1.4 板角斷裂

與混凝土板角兩邊接縫相接的貫穿板厚的裂縫稱為板角斷裂。板角是混凝土路面板的薄弱部位，由于側(cè)模的模壁效應(yīng)，施工時插入式振搗器很難使混凝土完全密實(shí)，不密實(shí)則強(qiáng)度相對較小，而受力卻板角較不利，但大部分相鄰板角間無傳力桿，傳荷能力差，在車輪荷載作用下，荷載應(yīng)力較集中，而且一旦路面板接縫受水侵入，輪載沿存在游離水的路面移動時會產(chǎn)生移動的壓力波或脈動的靜水孔隙水壓力，從而使路面板下方的材料被抽吸上來，即出現(xiàn)唧泥、脫空現(xiàn)象，車輪荷載作用在板角時，便出現(xiàn)板角斷裂。因此，在施工過程中應(yīng)盡量加強(qiáng)邊角的振搗；對薄弱地段進(jìn)行角隅補(bǔ)強(qiáng)等。

2 貫穿裂縫的修補(bǔ)技術(shù)

2.1 修補(bǔ)材料的技術(shù)要求

快硬、高早強(qiáng)。修補(bǔ)材料必須具有迅速硬化的性能，使修補(bǔ)路面在短時間內(nèi)達(dá)到通車強(qiáng)度要求。收縮小，具有一定的粘性。為防止新老混凝土結(jié)合部位被拉開，應(yīng)控制修補(bǔ)材料的收縮率，盡可能選用無收縮或收縮率較低且具有一定粘性的修補(bǔ)材料。后期性能穩(wěn)定，強(qiáng)度發(fā)展與老混凝土基本同步，保證路面的整體性能。耐磨性高，耐久性好。修補(bǔ)材料的顏色與老混凝土基本一致，無明顯差異。

2.2 修補(bǔ)方法與工藝

條帶罩面法。對于貫穿全厚的開裂狀單條裂縫，宜采用條帶罩面法進(jìn)行修補(bǔ)。

首先順裂縫兩側(cè)各約20cm，且平行于縮縫切7~lOcm深兩條橫縫；在兩橫縫內(nèi)側(cè)用風(fēng)鎬或液壓鎬鑿除混凝土7~lOcm；沿裂縫兩側(cè)各10cm，每隔50cm鉆一對鈀釘孔，孔深7~lOcm，鈀釘孔的直徑略大于鈀釘?shù)闹睆?；用?6的螺紋鋼筋制作長20cm，彎鉤長7cm的鈀釘；人工將切割的縫內(nèi)壁鑿毛，以增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)力。人工去除已破裂尚未掉下來的表面裸石，將開鑿面及鈀釘孔內(nèi)的雜物及灰清除干凈；將孔槽內(nèi)填滿快硬砂漿，安裝鈀釘；在修補(bǔ)面上先刷一層水泥凈漿或同混凝土配比的砂漿，然后澆筑快硬混凝土；將修補(bǔ)范圍隔離起來，以防車輛通行。噴灑養(yǎng)生劑養(yǎng)生或覆蓋灑水養(yǎng)生；在裂縫端部路肩處修盲溝以利排水；修補(bǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時即可開放交通。

全深度補(bǔ)塊法。對于交叉裂縫、板角斷裂、縱向裂縫等，一般需進(jìn)行全深度補(bǔ)塊處理。

(1)補(bǔ)塊尺寸確定

路面基礎(chǔ)已惡化的部分應(yīng)全部作為補(bǔ)塊范圍；鋸縫的位置應(yīng)離破損位置至少30cm，若鋸縫邊界距另一條現(xiàn)有橫向裂縫不足180cm，或距未設(shè)傳力桿的接縫不足90cm時，應(yīng)將鋸縫邊界外移，把裂縫或接縫包括在補(bǔ)塊內(nèi)。

(2)施工方法及工藝

a、放線、鋸邊界縫：將根據(jù)以上原則確定的補(bǔ)塊邊界用墨線標(biāo)出，然后用切縫機(jī)全深度切割。b、老混凝土去除：用鉸鏈、吊桿或其它裝置將切出的老混凝土塊去除。在去除過程中應(yīng)特別注意不要人為破壞基層以及相鄰的路面板塊。在去除混凝土塊的部位應(yīng)采取隔離措施，以防止車輛或行人進(jìn)入，造成安全事故。c、基礎(chǔ)的準(zhǔn)備：去除混凝土以后，把基層處理好，若基層松散或被破壞，則全部清除，重新以貧混凝土代之；若基層完好，則只需在澆筑前濕潤處理。d、混凝土澆筑：將按照設(shè)計及規(guī)范要求配制的混凝土運(yùn)至補(bǔ)塊現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪、振搗、整平、飾面、壓紋。e、養(yǎng)生：補(bǔ)塊表面紋理做好后，應(yīng)即時進(jìn)行養(yǎng)生，可采取養(yǎng)生劑或濕治養(yǎng)生。f、接縫處理和開放交通：在混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的30%左右時，便可將板的縮縫按要求鋸開，并進(jìn)行清理后填縫。待補(bǔ)塊混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后便可開放交通。

3 結(jié)束語

目前，水泥混凝土路面已被各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，路面病害也層出不窮。這就要求我們以科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計、施工及后期管理。

[1]賀立軍,周國政;水泥混凝土路面破壞類型及其原因的探討[J];安全與環(huán)境工程;2002年03期.

[2]太原公路分局北郊公路管理段 任變香;水泥混凝土路面裂縫的防治與保養(yǎng)[N];山西科技報;2003年.