公路工程混凝土路面裂縫原因

孟慶偉

摘要：國民經濟的快速發(fā)展，公路道路交通運輸量日益增大，機動車不斷向大規(guī)格、大容量等方面快速發(fā)展，車流量的不斷增加以及超限車輛不斷增多，對水泥混凝土路面裂縫的主要誘因進行簡單歸納總結后，結合公路工程大量施工經驗，對水泥混凝土路面裂縫的預防處理技術措施進行了詳細探討。

關鍵詞：公路工程;混凝土路面;裂縫

前 ?言

在運行過程中給混凝土路面帶來了更大壓力，使其病害也日益增多，裂縫、車轍、沉陷等病害是公路在使用過程中常見的病害，不僅對公路綜合使用壽命和行車服務舒適性帶來較大影響，同時在持續(xù)的外力破壞作用下，裂縫等危害會進行惡性循環(huán)工況，尤其在雨水、雪水等長期浸泡過程中，會引起路基塌陷、路面沉陷等危害，直接威脅到形成的安全性。

一、水泥混凝土路面裂縫主要誘因

混凝土路面裂縫后，其耐久性差、易開裂等是當今公路工程混凝土路面存在的主要問題之一。從大量實踐工作經驗和相關案例分析結果可知，引起混凝土路面發(fā)生裂縫的誘因較多，絕大多數(shù)都是由于收縮引起的開裂，也就是混凝土路面在使用過程中由于受到外部荷載、溫差、水分等原因引起內部結構發(fā)生收縮破壞。

1.塑性收縮裂縫

塑性收縮變形通常發(fā)生在混凝土路面澆注后2～10小時左右，主要由于混凝土在冷凝過程中由于泌水、水分急劇蒸發(fā)等，引起混凝土路面由于過量失水發(fā)生收縮產生裂縫;另外，由于泌水和混凝土中不同顆粒的不均勻沉降而發(fā)生沉縮引起裂縫。

2.干燥收縮裂縫

已經硬化的混凝土由于沒有采取相應保護措施，導致其水分進一步散失而引起干燥收縮裂縫。引起混凝土路面發(fā)生干燥收縮的因素較多，主要有：水泥用量、骨料、水灰比、混凝土施工質量、養(yǎng)護措施和時間等。

3.溫度收縮裂縫

溫度收縮主要發(fā)生在混凝土硬化過程中，由于水泥水化熱、高溫、澆筑后太陽直接輻射等作用，使混凝土在高溫環(huán)境下發(fā)生硬化，而硬化后又因降溫而產生溫差收縮裂縫。如：在水泥混凝土板中部，其水泥在終凝后12h左右其水化溫度基本在80～90℃（由于混凝土的溫度線膨脹系數(shù)大約在1×10-5，即溫度每升高1℃，每米將會產生0.01mm左右的膨脹量），在水化熱作用下使板內混凝土出現(xiàn)明顯體積膨脹，而此時板面外部的溫度則與環(huán)境溫度相近，這樣就會在混凝土板內產生較大的溫度應力場。

4.炭化收縮裂縫

混凝土在冷凝過程中，由于大氣中存在二氧化碳量，其能與水泥中的水化物發(fā)生炭化反應，進而引起混凝土發(fā)生收縮變形裂縫。如：當混凝土中水泥用量偏小、水灰比偏大時，空氣中的CO2在混凝土冷凝過程中，就會滲入到混凝土內部，與其中的堿性水化物發(fā)生化學反應，即：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O，發(fā)生碳化后其體積會縮小，進而在混凝土進一步冷凝過程中形成炭化收縮裂縫。

二、水泥混凝土路面裂縫的預防處理技術措施

1.合理選擇原材料提高水泥自身抗拉性能

從上述分析可知，公路水泥混凝土路面發(fā)生收縮裂縫的主要原因是由于混凝土自身的極限拉伸應變值偏小，不能抵抗混凝土在冷能過程中的干縮變形、溫度變形等。因此，提高混凝土自身的極限拉伸應變值或抗拉強度值，則可以從原材料環(huán)節(jié)保障混凝土具有較高質量水平，改善路面的綜合抗拉能力。筆者建議可從以下多方面提高混凝土綜合抗拉水平，即：

1.1 優(yōu)選標號較高的混凝土。公路混凝土路面其極限拉伸隨抗壓強度的提高而有所增加，因此，在進行公路混凝土路面設計過程中，應從技術、經濟等多方面出發(fā)，盡量優(yōu)選高標號混凝土以提高混凝土路面的綜合抗裂性能。目前，公路工程中水泥混凝土路面通常推薦采用C30、C35等較高標號的混凝土，確保公路工程具有較高質量水平。

1.2 采用碎石進行混凝土配置。從大量實踐工作經驗和理論試驗研究成果表明，采用碎石配制的混凝土其極限拉伸值比用采用常規(guī)卵石配制的混凝土增加30%左右。

1.3 嚴格控制混凝土骨料質量，尤其要控制骨料中的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料進行混凝土配置，可以有效提高公路混凝土的極限拉伸值。因此，在《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》中明確規(guī)定，在一般公路工程中骨料最大粒徑不允許超過40mm，而在高等級公路中則不允許超過35mm，對于一些限制級公路則要求在25mm范圍內。

2.加強公路工程施工現(xiàn)場質量控制

2.1 加強路基及基層施工質量控制。公路工程其路基壓實質量必須要滿足相關規(guī)定或設計要求的壓實度值，尤其對于橋涵、構造物等結構處，必須加強路基及基層的壓實施工質量監(jiān)控，確保公路路基具有足夠的、均勻的強度，避免公路在后期使用過程中由于不均勻沉降而引起路面發(fā)生裂縫。在進行公路路基填筑過程中，應根據路基土壤種類特性進行分層填筑，避免由于土壤特性不相同而引起路基在后期使用過程中出現(xiàn)沉降不一致發(fā)生結構形變裂縫。

2.2 ?施工工藝的合理選擇和質量監(jiān)控。在進行混凝土拌制過程中，必須按照要求控制好公路混凝土的拌和時間?；炷涟韬蠒r間不宜太長也不宜太短，要保證最長拌和時間在最短拌和時間的3倍以內，確保公路混凝土具有較好的均勻度。同時，在公路混凝土澆筑過程中，要準確控制混凝土的振搗密實度，建議在施工組織設計中將移動間距控制在振搗器有效作用半徑的1.5倍范圍內，應嚴格監(jiān)控振搗質量，應以表面呈現(xiàn)平坦、泛漿為宜，避免出現(xiàn)超振、漏振等不利工況。要結合施工現(xiàn)場實際情況，定期和不定期的動態(tài)檢測混凝土的坍落度，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔?。

3.做好施工溫度控制

為了減輕公路混凝土內部結構的溫度應力效應，預防混凝土路面發(fā)生裂縫，在進行混凝土拌和過程中，推薦采用水對碎石進行冷卻處理以降低混凝土的澆注溫度。在夏天高溫作業(yè)時，應對骨料堆積場等場所采取遮陽措施進行降溫，同時公路混凝土的澆注溫度應控制在30℃范圍內為宜。在高溫環(huán)境下進行修整抹面處理時，應盡早采取完善的覆蓋降溫措施，以降低混凝土內部水分蒸發(fā)量，保持公路混凝土抹面表面具有良好濕度。

三、結束語

由于設計、施工、養(yǎng)護、以及后期運營使用過程中存在的諸多因素，會使公路混凝土在內在性能降低、溫度變形收縮、濕度變化收縮、以及地基不均勻沉陷變形拉裂等，引起公路混凝土發(fā)生裂縫。因此，在公路混凝土規(guī)劃設計、施工建設、運行維護等環(huán)節(jié)中，必須嚴格按照相關規(guī)范標準、設計要求、施工操作規(guī)程、運維指導條文等技術要求，切實抓好公路混凝土地基和基層強度、原材料質量、混凝土配合比、施工工藝、切縫時間和深度、以及混凝土運行養(yǎng)護等諸多環(huán)節(jié)施工質量，確保公路混凝土具有較高施工建設質量，推動工程安全可靠、節(jié)能經濟的高效穩(wěn)定的施工建設。

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