水泥混凝土路面裂縫成因分析及施工監(jiān)理對策

青海交通職業(yè)技術學院交通土木工程系 雍海濱

水泥混凝土路面裂縫成因分析及施工監(jiān)理對策

青海交通職業(yè)技術學院交通土木工程系 雍海濱

近年來，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，水泥混凝土路面發(fā)展迅速，然而路面工程病害也隨之而來。在眾多病害之中最常見、最普遍、對水泥砼路面性能影響最大的是裂縫問題，它可造成板塊斷裂，致使地表水下滲而導致路面基層承載力降低，進而引起錯板、唧泥和混凝土路面板破碎，嚴重影響水泥混凝土路面的使用性能和使用年限，增加了行車的危險性。水泥混凝土路面破壞后，修復難度大、養(yǎng)生期長，影響交通，而且維修費用高。因此，防止水泥混凝土路面裂縫的出現(xiàn)有著重要意義。本文，筆者結合工程實際，對水泥混凝土路面裂縫的成因進行了分析，并探討了施工監(jiān)理對策。

一、水泥混凝土路面裂縫的內部因素

水泥混凝土路面裂縫主要表現(xiàn)為表層裂縫和貫通板厚裂縫。水泥混凝土路面裂縫是比較嚴重的一種病害。裂縫在車輪碾壓過程中，隨著時間的推移裂縫寬度不斷增加，同時裂縫邊緣逐漸剝落，導致出現(xiàn)坑槽。由于這種裂縫是貫通整個路面結構的，所以雨水會沿著裂縫浸入基層和路基，嚴重影響了基礎的強度，最后導致整個路面的破壞。然而各種裂縫產(chǎn)生的原因是不同的，其中有塑性收縮產(chǎn)生的裂縫、混凝土溫度變化引起的裂縫、干燥引起的裂縫等。

1.塑性收縮。由于筆者所實習的武邵高速公路第九標段K90+000—K90+925一段工程量比較小，而且由于種種原因，不方便用大型機械攤鋪，所以采用了350L的小滾筒式攪拌機進行拌和，人工鋪筑。受施工條件等諸多因素的制約，在澆筑水泥混凝土路面時，出現(xiàn)了一些裂縫，裂縫出現(xiàn)的時間短的在澆筑后第2天就出現(xiàn)，時間長的在澆筑后5、6天出現(xiàn)，且裂縫有逐漸擴大和發(fā)展的趨勢，有時，每天澆筑單面不足60m長的水泥混凝土路面上出現(xiàn)的橫向裂縫，嚴重的有10多條。

裂縫是水泥混凝土路面的常見病害，出現(xiàn)數(shù)量眾多的裂縫是非正常現(xiàn)象。通過調查、了解，造成這么多裂縫的原因主要是在水泥混凝土路面施工中發(fā)生顆粒不均勻分層離析，實際是粗骨料從混合料中分出，集料顆粒下沉，水分向上遷移，從而形成表面泌水，使水泥混凝土路面表面含水量增加，毛細水面形成凹面，產(chǎn)生較大的表面張力，同時固體顆粒間產(chǎn)生毛細管張力，促使顆粒凝集，致使混凝土表面尚未充分硬化，使其不能抵抗這一張力，該段混凝土表面便出現(xiàn)裂縫。同時筆者還了解到影響混凝土塑性收縮開裂的內部原因是水灰比、細摻料、混凝土的溫度、凝結時間等，外部因素是風速、環(huán)境溫度、相對濕度等。

2.溫度引起裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因是因為混凝土所使用的原材料受到外界的影響?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內部溫度升高產(chǎn)生膨脹，而水泥混凝土外部則因熱量散失而收縮，在混凝土表面引起張拉的力量，當這些張拉的力量超出混凝土的抗裂能力時，便會出現(xiàn)裂縫。

3.干燥裂縫。從當時筆者所旁站的武邵高速公路第九標段的某段施工現(xiàn)場來看，許多產(chǎn)生裂縫的情況是灑水量不足，因為基層較干，鋪筑后混凝土路面底部就會因為干燥而產(chǎn)生大量裂紋，有些小裂紋與混凝土本身收縮應力產(chǎn)生的裂紋發(fā)生重疊后使整個混凝土路面出現(xiàn)的裂縫增多。

這類裂縫主要是施工養(yǎng)護不當引起早期開裂。混凝土結構的耐久性和強度也受到混凝土表面養(yǎng)護狀況的影響。過早開放交通也會破壞混凝土的內部水化結構，影響強度增長，形成干燥裂縫。

二、混凝土路面裂縫的施工因素

1.原材料因素。施工中嚴格把住材料關，是保證混凝土質量的前提。材料是構成混凝土路面的主體，粗集料級配不符合規(guī)范，針片狀顆粒含量太高；細集料和粗集料中含泥量過高，會降低了混合料的黏結度。那么這樣的材料組成的混凝土路面的彎拉應力就達不到設計要求，很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂，或在使用過程中出現(xiàn)更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前進行試驗是極重要的，所以施工中不合格的材料堅決不能使用，同時粗、細骨料級配要合理。

2.混凝土配合比因素。嚴格控制混合料配合比。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級配和雜質摻雜情況，發(fā)現(xiàn)所購進的骨料級配與原試驗所需級配不符時，必須及時調整施工配合比，同時還要檢查含泥量，使其不能超標。而在施工中最應注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在攤鋪時又不注意攤鋪的均勻性，就會造成水灰比不同的片塊在交界結合處形成裂縫和斷板的情況；如果水灰比過大，導致混合料偏稀，在其凝固成型時，收縮率就大，一旦繼續(xù)強行施工，就會造成縮縫間距相對過長，從而易在較大的收縮應變作用下形成裂縫，甚至還可以形成貫通的混凝土路面斷板，因此，在施工中要嚴格把住混合料的配比關，特別是水灰比這一關。

3.混凝土路面施工工藝因素。攪拌時間不夠，材料拌和不均勻；振搗不密實，有漏振或過振情況等都將導致混凝土整體強度不一致，水泥混凝土的密實度不均勻。密實度不均勻時，在密度小的區(qū)域內混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀，形成了承受應力的薄弱部位或區(qū)域，從而易使面板產(chǎn)生斷板。因此在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實。

在混凝土澆筑過程中，要始終保持施工作業(yè)的連續(xù)性，一旦出現(xiàn)間斷作業(yè)，必須設置一道施工縫，并布置傳力桿，以防止斷板的現(xiàn)象。在施工中突然遇到雷陣雨氣候的情況，應及時采取措施，對已形成強度的混凝土板應加快切縫進度，減少冷收縮裂縫的產(chǎn)生。

正確安裝傳力桿可以防止斷板。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。正確地在縱坡變化處、平曲線及構造物結合部設置脹縫，是預防斷板的有力措施。它可以大大降低在此處的斷板率。

施工中及時正確地切縫是預防斷板的有力措施。由于混凝土拌和后混凝土吸收水分后散發(fā)的熱量較高，初凝早，收縮大，在夏季施工時，熱量散失慢，會形成較大的溫度應力，此應力會迅速集中于薄弱環(huán)節(jié)，當水泥達到終凝后，水泥混凝土即凝固成型，這時水泥混凝土體收縮變形，并產(chǎn)生了較大的拉應力，當混凝土路面面層與基層之間的摩擦力大于這個成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應力時，在混凝土面層承受拉應力最薄弱的位置就會被拉斷而產(chǎn)生斷板。及時切縫能有效地引導裂縫在預定的切縫位置上斷裂，避免了不規(guī)則的斷板。

故施工過程中嚴格控制混凝土路面各工序的施工工序質量，尤其要注意“振搗密實”。搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治，盡可能用水化熱小、初凝慢的水泥，并適時掌握切縫時間，保證切縫的有效性。

三、導致混凝土路面裂縫的路面基層方面的原因

路面基層材料拌和不均勻會使路面基層的強度差異較大，沉降大小不一，極易造成路面板開裂。基層平整度不符合要求，必然使水泥混凝土路面厚度不等。在達不到設計厚度的地方為薄弱點，在荷載作用下該處很容易開裂。路基軟弱或路面基層強度不足。沉降量過大和在人工結構物與路堤銜接處、新舊路結合部位的較大沉降差都會使水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫。

路面結構不合理。公路建設施工中，早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰穩(wěn)定土材料鋪筑路基。利用這種材料作為水泥混凝土路面的基層是不適宜的，因為該種材料的水穩(wěn)定性較差，被水浸泡后一旦有行車荷載的反復作用，很快就會形成唧泥，造成板底掏空，致使道板局部受力不均勻，引發(fā)路面破損。

養(yǎng)生條件差，早期通車，致使基層強度降低，基層產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會反射到面層，基層具有調節(jié)路面板與土基之間的受力狀態(tài)、緩和或降低水、濕度對土基的影響，良好的承載、擴載作用，提高路面的整體結構強度，改善路面板的工作條件，同時改善施工條件，保證面層厚度均勻和保護碾壓平整的土基或墊層，有利于提高路面施工質量。因此路面基層的施工質量同樣要嚴格控制。

其他情況如路基及基層排水不良，長期受水浸泡，引起路基及基層失穩(wěn)或強度不足，使路面產(chǎn)生不規(guī)則斷裂；車輛增長速度過快，超載和超限車增多使混凝土路面在使用期內超過規(guī)范要求，從而導致斷板。這就需要設計部門在設計時充分考慮各方面不利因素對使用期道路的影響，建設部門加大資金投入，提高道路等級，各職能部門加大公路運營綜合治理力度。

裂縫病害是路面工程中的普遍現(xiàn)象，無論是哪種路面，相信只要在施工過程中從施工材料選擇、基層強度控制、施工及道路排水等多方面控制，嚴把質量關，控制好每個環(huán)節(jié)每道工序。按照行業(yè)規(guī)范標準施工養(yǎng)護，并且結合工程實際，相信路面裂縫病害問題一定會得到有效控制。同時能帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

四、施工監(jiān)理中的處理措施

1.加大開工前的檢查力度。對每天要澆筑水泥混凝土板的施工路段的基層，進行全面檢查。檢查內容為基層的破損、碾壞、縱橫向斷裂、隆起以及基層灑水濕潤情況。

（1）當基層被碾壞造成基層料松散、成坑或破損面積不大的部位，要挖除并采用素混凝土進行修復。

（2）當基層產(chǎn)生縱向擴展裂縫時，要在縱向裂縫所在的整個面板內，在距離混凝土板底1/3處的高度增設補強鋼筋網(wǎng)，且補強鋼筋網(wǎng)到裂縫端部不能小于5m。

（3）當基層產(chǎn)生隆起時要進行鏟除，若鏟除后基層料松散時，也應同時挖除并采用素混凝土進行修復。

2.重新對混凝土振搗的過程嚴格要求，加大對混凝土面層的振實力度，提高其密實度。

（1）對待振搗的混凝土面板，每車道路面要使用2根振搗棒，組成橫向振搗棒組，沿混凝土面板橫斷面振搗密實，要注意路面板底、內部和邊角不能欠振或漏振。

（2）振搗棒在每一處持續(xù)振搗的時間，要以混凝土全面振動液化、表面不再冒氣泡和泛水泥漿為限。不宜過振，也不宜少于30s。振搗棒的移動間距不宜大于50cm，至模板邊緣的距離不宜大于20cm。振搗時要避免碰撞模板、鋼筋、傳力桿和拉桿。

（3）振搗棒插入深度要離基層3～5cm，振搗棒應輕插慢放，不得猛插快拔，嚴禁在混凝土中推行和拖動振搗棒振搗。振搗時要輔以人工補料，要隨時檢查振實效果、模板、鋼筋網(wǎng)、傳力桿和拉桿的移位、變形、松動、漏漿等情況，并及時補正。

3.對施工期間出現(xiàn)的裂縫采取如下處理措施。

（1）在每塊水泥板塊上（長4.5m×寬4m），當裂縫發(fā)生在距切縫、施工縫或脹縫1米內的，按條帶修補的形式，在1m范圍內加以鑿除，并加設雙層Φ8mm的補強鋼筋網(wǎng)，在鑿除要修補的混凝土板時，要用切割機切割出邊緣線，保持邊緣線的整齊。

（2）嚴格控制切縫時間，要求在澆筑完混凝土后2天內，或混凝土強度達到75%時，一定要切縫，切縫深度一定要符合設計規(guī)定的0.5cm以上的要求。