淺談混凝土路面裂縫及其防治

【摘 要】本文論述了水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因用發(fā)展過程，同時提出了其防治和處理方法。

【關(guān)鍵詞】混凝土路面；裂縫；配合比

1.概述

作為高等級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)點和不足，由于隨著路面等級的不斷提高，我國高等級公路用重交瀝青資源相對匱乏而且質(zhì)量差，而我國是世界上連續(xù)十年水泥生產(chǎn)和水泥出口大國，修筑水泥凝土路面所有原材料：水泥集料，鋼材、外加劑摻和料等全部可以自給有余，因此公路建設(shè)投資力度進(jìn)一步加大是我國水泥混凝土路面面臨發(fā)展的最佳機(jī)遇。

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。與其它類型路面相比，混凝土路面具有以下優(yōu)點：強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。混凝土路面具有很高的抗壓強(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，同時其耐磨、抗凍、耐化學(xué)腐蝕性較強(qiáng)，其使用年限達(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)展成為其它的破壞形式。

2.裂縫產(chǎn)生的原因及其發(fā)過程

2.1溫度變化產(chǎn)生收縮應(yīng)力與荷載應(yīng)力共同作用產(chǎn)生裂縫

混凝土是由水泥、骨料和砂等材料構(gòu)成，在各種材料界面上就存在細(xì)微裂紋，因此抗拉強(qiáng)度很低，通常只有其抗壓強(qiáng)度的1/8～1/10，溫度變化在混凝土裂縫產(chǎn)生過程中是一個不可忽略的因素。下面通過計算說明溫度對裂縫產(chǎn)生的作用。

混凝土溫度膨脹系數(shù)a=1×10-5，路面混凝土標(biāo)號通常為C25，其彈性模量E為30Gpa，其抗拉強(qiáng)度為3Mpa，假設(shè)混凝土四周為剛性支撐，如果氣溫下降10℃，則溫度產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：

此值已達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度的極限，一般夏冬氣溫變化都在20℃以上，特別是在有汽車等沖擊荷載作用時，溫度應(yīng)力與荷載應(yīng)力共同作用，混凝土更容易因拉應(yīng)力過大使細(xì)小裂紋擴(kuò)展，發(fā)展成為裂縫。

2.2由于路基的不均勻沉降引起混凝土路面開裂

水泥混凝土路面是剛性路面，由于路基的不均勻沉降，墊層與基層之間產(chǎn)生一定量的間隙，如果這種間隙過大過長，容易使水泥混凝土路面成為路面中間沒有支撐的板條梁，這種板條梁在周期性重荷載作用下，會因混凝土抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生可見性裂紋，并由裂紋逐漸發(fā)展為裂縫。

2.3局部裂縫發(fā)展到整個路面，最后發(fā)展整個路段。

裂縫整個混凝土路面厚度方向貫穿后，混凝土路面從兩端固支的板條梁變?yōu)閮筛鶓冶哿海挥晁畯牧芽p處開始滲入路基，從而使路基土的支撐能力降低；同時，雨水的滲入，沖洗混凝土路面與路基的交接面，混凝土路面進(jìn)一步懸空，使混凝土路面形成更容易遭受破壞的結(jié)構(gòu)形式，這樣在周期性沖擊荷載作用下，懸臂梁從根部斷裂，混凝土路面局部遭到破壞。如此反復(fù)，局部破壞向整個路段發(fā)展，最后使路段破壞。

3.防治水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的措施

從上看出：裂縫是混凝土路面遭到破壞的根本原因，防治措施就是阻止裂縫的產(chǎn)生，防止其由局部向整體發(fā)展。

3.1 防治工作應(yīng)從混凝土混合料的選用開始，施工養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行。

混凝土混合料選用的水泥必須是強(qiáng)度高、收縮性小，耐磨性強(qiáng)、抗凍性好。如水泥的收縮性很大，澆注混凝土的初期就容易開裂，出現(xiàn)早期收縮裂紋，繼續(xù)發(fā)展就可能形成斷板。

一般選用水泥標(biāo)號不低于425號，品種為硅酸鹽水泥或普通水泥。砂必須是中粗砂，泥土和雜質(zhì)含量不超過3%，當(dāng)含泥量超過3%時，混凝土的強(qiáng)度就明顯降低，抗凍耐久性很差，并且斷板開裂現(xiàn)象會很嚴(yán)重。

混凝土的配合比也十分重要，施工中試配的強(qiáng)度要大于設(shè)計強(qiáng)度的10%～15%，才能保證設(shè)計強(qiáng)度實際值。在配比中，如果水灰比過大，可以造成混合料過稀，混凝土離析，出現(xiàn)斷板。

混凝土混合料的拌和與運輸也影響混凝土的質(zhì)量，混凝土混合料拌和必須均勻，拌和時間不能太短，也不能太長，時間太短拌和不均勻，時間太長會出現(xiàn)離析，只有拌和時間適宜，混合料才有較好的易和性，拌和必須是連續(xù)的，不能斷斷續(xù)續(xù)地時拌時停?；炷涟韬蜁r，一定要依順序、按比例放入拌和機(jī)內(nèi)，要求原材料計量允許誤差為：水泥±1%，粗細(xì)集料±3%，水±1%。只有這樣，才能保證原配合比不變。

混凝土從攪拌機(jī)出料到澆注完畢允許最長時間必須依據(jù)施工時的氣溫和水泥混凝土的初凝時間來定，一般依據(jù)表1。

表1 施工氣溫與允許最長時間

施工氣溫（℃） 允許最長時間（t）

5～10 2

10～20 1.5

20～30 1

30～35 0.75

混凝土做面完畢后，要及時進(jìn)行養(yǎng)生加切縫，養(yǎng)生要用時，在炎熱的夏季，采用草袋、草簾在混凝土終凝后加以覆蓋，并均勻灑水，使混凝土保持潮濕狀態(tài)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到40%時即可進(jìn)行切縫，防止混凝土面板無規(guī)則開裂形成斷板。

3.2對基層施工質(zhì)量要嚴(yán)格控制，防止水泥混凝土路面因支承不均勻出現(xiàn)不良的受力形式。

嚴(yán)格控制基層標(biāo)高，確保混凝土路面面板厚度一致，對于標(biāo)高不足的基層堅決返工，禁止采用松散材料填補(bǔ)標(biāo)高的辦法。加強(qiáng)基層養(yǎng)護(hù)工作，保持基層面的濕潤狀態(tài)，直至澆注水泥混凝土路面。

路基壓實質(zhì)量必須達(dá)到規(guī)定的壓實度值和彎沉值，特別是橋涵、構(gòu)造物附近（死角部位）更要加強(qiáng)壓實工作，保證路基有足夠的均勻的強(qiáng)度。排水要完善，充分考慮地下水對路基穩(wěn)定性的影響，路基填筑中不同類型的土應(yīng)分層填筑，避免土的類型突變造成沉降不均勻，影響路面板結(jié)構(gòu)性能。

對于挖填交界處，半填半挖結(jié)合處，應(yīng)按路面板的要求進(jìn)行特殊設(shè)計，對于路基不穩(wěn)定，特殊軟弱地基，濕陷性黃土，采空區(qū)，陷穴滑坡等路段，應(yīng)避免直接采用水泥混凝土路面，必須經(jīng)過特殊處理方可進(jìn)行水泥混凝土路面施工。

3.3防止水滲入路基，阻止水泥混凝土路面由局部破壞向整體破壞發(fā)展。

水對路基的危害性非常大，對水的防止措施不外乎攔截，排水或增強(qiáng)基層的抗水侵蝕能力，提高基層的水穩(wěn)定性，對混凝土路面而言，降水通過裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)之內(nèi)影響路面的使用和使用壽命是路面破壞的重要原因，因此對裂縫注漿，封堵水向路基滲入路徑是延長水泥混凝土路面壽命，防止板下支承不均勻變形非常重要的措施。

4.結(jié)語

防止水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生必須從混材料入手，嚴(yán)格按要求配比，按規(guī)范操作，及時養(yǎng)護(hù)，并嚴(yán)格控制基層施工質(zhì)量，對特殊路段要進(jìn)行特殊設(shè)計處理。對已經(jīng)存在裂縫的水泥混凝土路面可采用封堵水向路基滲入路徑的方法來延長水泥混凝土路面使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].D62-2004

[2]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997 .

作者簡介：

石志軍（1991-）男，漢族，湖北黃岡人，湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院城市建設(shè)系土木工程專業(yè)學(xué)生。