淺談水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

王 凱

（成縣交通運(yùn)輸局，甘肅 成縣 742500）

隨著西部大開發(fā)的不斷延伸，我省公路建設(shè)節(jié)奏進(jìn)一步加快。水泥混凝土路面在各等級(jí)公路的建設(shè)中扮演著重要角色，尤其在農(nóng)村公路中以其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、施工方便、靈活等特點(diǎn)而應(yīng)用極其廣泛。然而，在近幾年完成的水泥混凝土路面工程中普遍出現(xiàn)了一些路面斷板、開裂等質(zhì)量問題，導(dǎo)致維修費(fèi)用增加和重復(fù)建設(shè)。為了提高水泥混凝土路面的質(zhì)量，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，下面就水泥混凝土路面各種裂縫產(chǎn)生的原因和防止措施做一些探討。

1 水泥混凝土路面裂縫的類型和產(chǎn)生原因

水泥混凝土路面屬于剛性路面，大面積平鋪結(jié)構(gòu)，抵抗形變能力較差。因此，在水泥混凝土路面建設(shè)和使用過程中，因外部環(huán)境因素和自身材料的特性影響導(dǎo)致水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫或斷板。

1.1 水泥混凝土路面橫向裂縫

橫向裂縫一般沿著與道路中線垂直的方向開裂。通常出現(xiàn)在全填方路段和全挖方路段交界處、路基和橋梁交界處以及軟弱土等處。車輛超載嚴(yán)重、路基發(fā)生不均勻沉降、面板厚度不足，混凝土強(qiáng)度低等都是造成混凝土路面裂縫的原因。

由于溫度和濕度的變化，混凝土?xí)a(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，這種變形如受到限制，將會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力集中超過極限值，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此，水泥混凝土路面每隔一段距離要設(shè)置伸縮縫，而伸縮縫設(shè)置的合理與否直接影響著水泥混凝土路面的質(zhì)量。如切縫尺寸不符合要求、切縫不及時(shí)、切縫深度不夠、切縫未到頭等因素均可導(dǎo)致混凝土路面發(fā)生橫向裂縫。

1.2 水泥混凝土路面縱向裂縫

縱向裂縫是指水泥混凝土路面發(fā)生平行于道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫。其產(chǎn)生的原因是在路面施工后，由于地基不均勻沉降而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生斷板現(xiàn)象。如半填半挖路段、基層材料攪拌不均勻、基層碾壓不密實(shí)、溝槽下沉、路基拓寬部分沉陷等原因?qū)е侣访姘迕摽?，產(chǎn)生裂縫，甚至斷板。

1.3 水泥混凝土路面網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫特征是表面開裂，走向縱橫交錯(cuò)，沒有一定的規(guī)律，形似龜紋，縫寬和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似，深度約為5mm～10mm。網(wǎng)狀裂縫因混凝土澆筑后，在塑性狀態(tài)時(shí)由于溫度過高、風(fēng)速過大，水份蒸發(fā)過快，混凝土干燥收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，使混凝土產(chǎn)生裂縫。引起網(wǎng)狀裂縫的因素主要有：

1）水泥中的硅酸二鈣可產(chǎn)生很多肢體，它在干濕作用下，體積變化很大。水泥中的鋁酸三鈣水化時(shí)需大量的水，養(yǎng)護(hù)過程中膨脹值大，干燥時(shí)收縮亦大。這兩種物質(zhì)含量大時(shí)干縮性亦大。

2）混凝土中的水灰比對(duì)收縮值的影響。當(dāng)水灰比過大時(shí)，收縮值成倍增加，易引起網(wǎng)狀裂縫。

3）粗集料的級(jí)配對(duì)收縮值的影響。級(jí)配不良時(shí)，空隙率增大，砂漿含量增加，收縮值相對(duì)增大。

2 水泥混凝土路面裂縫的防治措施

2.1 規(guī)范道路設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量

路面本身不能承受太大的荷載，它只能將大部分荷載傳遞到路面以下的路基，荷載隨著傳遞深度的增加而不斷衰減，此時(shí)，路基質(zhì)量就顯得尤為重要。因此路基設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量是保證水泥混凝土路面質(zhì)量的前提條件。嚴(yán)格依據(jù)《規(guī)范》進(jìn)行路基設(shè)計(jì)和路基施工，完善排水系統(tǒng)，使路基處于合理的、比較均勻的、可控的沉降范圍之內(nèi)，將會(huì)大大減少水泥混凝土路面的裂縫或者斷板。

2.2 提高混凝土本身的性能

水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于混凝土的極限拉伸應(yīng)變值太小，不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應(yīng)變值或抗拉強(qiáng)度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：

1）混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強(qiáng)度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用C30、C35 等較高標(biāo)號(hào)的混凝土。

2）采用碎石配制混凝土。因?yàn)椴捎盟槭渲频幕炷恋臉O限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。

2.3 提高混凝土施工質(zhì)量

1）為了防止混凝土路面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫，一是在配制混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇合理的集料級(jí)配和砂率；二是要在混凝土路面澆筑后及時(shí)用潮濕材料覆蓋，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。

2）加適當(dāng)?shù)耐饧觿?。一般來說，加減水劑可以減少水泥混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發(fā)速度，減少混凝土的收縮值。

3）合理運(yùn)用混凝土的振搗方法，掌握振搗時(shí)間，路面板底、內(nèi)部和邊角不能欠振或漏振。加大對(duì)混凝土面層的振實(shí)力度，提高其密實(shí)度。

4）合理的切縫時(shí)間。合理的切縫時(shí)間對(duì)保證混凝土的整體質(zhì)量有很大關(guān)系，切縫時(shí)間受混凝土強(qiáng)度的影響。切縫時(shí)間過早，水泥混凝土強(qiáng)度不足以達(dá)到切割強(qiáng)度要求，易產(chǎn)生缺邊掉角現(xiàn)象；切縫時(shí)間過晚，則水泥混凝土溫度應(yīng)力不能得到及時(shí)釋放，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗折強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷板。水泥混凝土的最佳切割強(qiáng)度應(yīng)控制在2.5MPa～3.0MPa 之間。當(dāng)遇強(qiáng)風(fēng)、陰雨條件或日溫差較大的春季和秋季時(shí)，水泥混凝土路面板溫度降值增加，相應(yīng)增加溫度應(yīng)力值，此時(shí)應(yīng)采用最短切縫時(shí)間，即采用低限值2.5MPa；當(dāng)夏季日溫差變化在10oC以內(nèi)時(shí)板體最大降溫值較小，可以保證切割完整率為主，采用高極限值3.0MPa 。

5）合理的拆模時(shí)間。一般混凝土抗壓強(qiáng)度不小于8.0MPa 時(shí)方可拆模，拆模過早會(huì)因?yàn)樗嗷炷翉?qiáng)度不足而導(dǎo)致路面板缺邊掉角現(xiàn)象。

2.4 加強(qiáng)對(duì)完工后的水泥混凝土路面的管理和日常養(yǎng)護(hù)工作

1）水泥混凝土路面完工后其承載力基本確定，然而隨著交通量的日益增加，貨車超載現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，將大大縮短水泥混凝土路面的壽命，加快水泥混凝土路面裂縫的發(fā)育，造成斷板。因此，控制交通量，特別是杜絕貨車超載現(xiàn)象，以減少水泥混凝土路面的裂縫。

2）日常養(yǎng)護(hù)工作為水泥混凝土路面的使用壽命提供可靠保證。公路工程建設(shè)與養(yǎng)護(hù)資金的合理投入，對(duì)公路使用年限至關(guān)重要，而公路建成后的養(yǎng)護(hù)，可以有效減緩公路使用品質(zhì)的衰退。公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)之間的資金投入比例的諧調(diào)，不僅關(guān)系到公路正常運(yùn)行，還能節(jié)約有限的資金資源。糾正只注重公路建設(shè)，忽略公路養(yǎng)護(hù)的思想意識(shí)，對(duì)減少水泥混凝土路面裂縫、斷板等質(zhì)量病害，延長(zhǎng)水泥混凝土路面使用壽命有著深遠(yuǎn)影響和積極意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

裂縫是水泥混凝土路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象。由于設(shè)計(jì)、施工、使用過程中不符合規(guī)范和規(guī)律，也由于混凝土內(nèi)在的原因及溫度變形、濕度變化、地基不均勻沉降變形的影響，在水泥混凝土路面上難免發(fā)生各種類型的裂縫。但只要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范、施工操作規(guī)程和技術(shù)要求，在施工中切實(shí)抓好路基和路面基層強(qiáng)度、混凝土的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、掌握合理的切縫時(shí)間和切縫深度、及時(shí)進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過改善混凝土的質(zhì)量和路面結(jié)構(gòu)并采取有效的預(yù)防措施，對(duì)竣工后的公路的合理使用和積極養(yǎng)護(hù)等，水泥混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以減少或者避免的。

［1］公路路基施工技術(shù)規(guī)范[M].人民交通出版社，2007，01.

［2］公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[M].人民交通出版社，2011，12.

［3］公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范[M].人民交通出版社，2003，07.

［4］李玉壽.混凝土原理與技術(shù)[M].華東理工大學(xué)出版社，2011，07.