水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

史云飛

(太原理工大學(xué), 山西 太原 030001)

水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

史云飛

(太原理工大學(xué), 山西 太原 030001)

隨著社會(huì)發(fā)展需求的不斷提升，道路建設(shè)已經(jīng)成為了必不可少的重要任務(wù)。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，如今道路建設(shè)中水泥混凝土路面是應(yīng)用最為廣泛的路面選材，之所以能夠被廣泛使用主要是其具有強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、路面穩(wěn)定性好以及養(yǎng)護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是近年來(lái)隨著水泥混凝土路面使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，也呈現(xiàn)出了種種問(wèn)題亟待解決，其中較為典型的問(wèn)題就是路面的裂縫問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題一直以來(lái)都是養(yǎng)護(hù)單位和施工單位所擔(dān)心并急于解決的重要問(wèn)題。本文從內(nèi)外因兩個(gè)角度分析了水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生，并提出了幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)性的防治措施，以供參考借鑒。

水泥混凝土；優(yōu)點(diǎn)；路面裂縫；內(nèi)外因；措施

1 引言

縱觀我國(guó)建國(guó)以來(lái)的發(fā)展與變化可謂是速度驚人，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)交通的便利，交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善真是我國(guó)發(fā)展驚人的堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)。作為道路建設(shè)而言其中最為常見(jiàn)的便是水泥混凝土路面，這是由于其與其他道路類型相比有著自己獨(dú)特的優(yōu)越性，其具有強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、路面穩(wěn)定性好以及養(yǎng)護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)因此被我國(guó)陸路交通廣泛應(yīng)用。但是隨著使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，也隨之產(chǎn)生了一些問(wèn)題，其中最為典型的就是路面裂縫問(wèn)題，這是施工和養(yǎng)護(hù)單位最為關(guān)心的重點(diǎn)問(wèn)題之一，因此本文對(duì)裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行了一系列的分析與研究，對(duì)于水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生與防治具有一定的積極意義。

2 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 外因

2.1.1 混凝土品質(zhì)不良

首先從原料入手，混凝土品質(zhì)的高低優(yōu)劣將直接影響到水泥混凝土路面質(zhì)量。如果出現(xiàn)水泥選擇不當(dāng)，骨料級(jí)配不合格，將會(huì)直接影響到混凝土品質(zhì)，這也是造成其品質(zhì)不良的基本原因。

2.1.2 施工引起的裂縫

除了原料選擇不當(dāng)，施工不當(dāng)也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的重要因素，具體的可以分為以下五個(gè)方面：

（1）水灰比對(duì)混凝土強(qiáng)度有著直接的影響，但是如果施工過(guò)程中由于計(jì)量不準(zhǔn)確導(dǎo)致水灰比不穩(wěn)定，就會(huì)大大增加路面早期裂縫產(chǎn)生的概率。

（2）由于運(yùn)輸條件差、運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，混凝土在此過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生“離析”現(xiàn)象，從而影響振搗，導(dǎo)致水泥混凝土板塊出現(xiàn)早期裂縫。

（3）如果在施工過(guò)程中出現(xiàn)振搗次數(shù)不夠且過(guò)早的拆除模具，就會(huì)在混凝土表層即邊緣出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

（4）在施工中如果不能準(zhǔn)確把握切縫時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致路面產(chǎn)生橫向裂縫。

（5）在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中同樣會(huì)影響路面裂縫的產(chǎn)生，如果養(yǎng)護(hù)中不能保證路面中的水分，導(dǎo)致水分蒸發(fā)而出現(xiàn)路面裂縫。

2.1.3 氣候的影響

（1）高溫

高溫照射下的混凝土集料，蘊(yùn)含著大量的熱能，使得混凝土入模溫度過(guò)高，加劇了已澆筑混凝土早期熱量的增加，進(jìn)而影響混凝土內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變的平衡，形成裂縫。

（2）溫差

因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)具有較差的熱傳導(dǎo)性，遇到外界變化大的情況時(shí)，此時(shí)混凝土表面溫度就會(huì)隨著外界溫度的變化產(chǎn)生快速的變化，但是其內(nèi)部還保持著原來(lái)的溫度狀態(tài)，這樣就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，使得不同部位的混凝土具有不同的溫度，這樣就會(huì)產(chǎn)生溫度變形而約束混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致很大的溫差應(yīng)力，這樣的應(yīng)力足夠產(chǎn)生混凝土路面裂縫。

2.2 內(nèi)因

（1）水泥的水化反應(yīng)

水化反應(yīng)是伴隨在水泥混凝土的拌和、運(yùn)輸以及攤鋪的過(guò)程中的一個(gè)重要的反應(yīng)，該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，而放熱程度取決于水泥中的鋁酸三鈣的含量與水泥的細(xì)度。而水化反應(yīng)將會(huì)使混凝土產(chǎn)生脹縮變形，如果沒(méi)有約束就會(huì)自由脹縮，但事實(shí)上混凝土?xí)谠撨^(guò)程中受到內(nèi)部集料和外部邊界的約束，這樣就會(huì)產(chǎn)生拉壓應(yīng)力。上面也介紹過(guò)混凝土具有較差的導(dǎo)熱性，因此其表面與內(nèi)部的脹縮變形不能同步，這樣相互制約的約束，也會(huì)產(chǎn)生拉壓應(yīng)力，最終產(chǎn)生路面裂縫。

（2）水泥混凝土的干縮作用

水分在水泥混凝土中主要有兩大作用，一個(gè)是參與水化反應(yīng)，另一個(gè)就是蒸發(fā)，前者僅僅占總水分的少部分，后者占大部分也會(huì)讓其產(chǎn)生干縮變形。在混凝土的凝結(jié)硬化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較小的抗拉強(qiáng)度，這個(gè)抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于由于干縮變形而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而使混凝土內(nèi)部和蒸發(fā)產(chǎn)生裂縫。

（3）濕度應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫

在進(jìn)行水泥混凝土路面鋪設(shè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生水化反應(yīng)而放熱，此外硬化過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生熱量，這些因素都會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部溫度增加，從而使內(nèi)部混凝土發(fā)生膨脹，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示其內(nèi)部溫度每升高1℃，每平平均膨脹0.01mm。晚間溫度低水泥混凝土路面外部收縮，而與內(nèi)部的膨脹相互作用而產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力過(guò)大超越了其本身所能承受的范圍就會(huì)出現(xiàn)裂縫，為了解決這一問(wèn)題，需要使用低堿的水泥施工。

另外，集料中含有的二氧化硅和水泥中含有的堿性氧化物經(jīng)過(guò)水解以后，會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈉和強(qiáng)氧化鉀兩種物質(zhì)，這兩種物質(zhì)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在集料表面產(chǎn)生堿與硅酸的凝膠物質(zhì)，這種物質(zhì)吸收水分后會(huì)發(fā)生膨脹，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生較深程度的網(wǎng)狀裂縫。

3 水泥混凝土路面裂縫防治對(duì)策

3.1 完善路面設(shè)計(jì)質(zhì)量

在施工前的路面設(shè)計(jì)也關(guān)乎到水泥混凝土路面質(zhì)量，從一定程度上路面厚度的合理設(shè)計(jì)能夠避免裂縫的出現(xiàn)。因此，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行道路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考察當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，包括車流量、當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)條件等，同時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)道路承載量和未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)車輛的增加量有一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)算，從而準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)道路厚度，避免因?yàn)榈缆泛穸仍O(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生路面裂縫。

3.2 做好路面基層施工

從整個(gè)道路施工建設(shè)過(guò)程來(lái)看，路面基層在整個(gè)道路建設(shè)中都占有及其關(guān)鍵的作用，它的好壞不僅關(guān)系到整個(gè)道路質(zhì)量，同時(shí)也影響了整個(gè)道路的使用壽命，因此在進(jìn)行基層修筑時(shí)一定要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定要求和步驟進(jìn)行施工，保證其密實(shí)度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，同時(shí)要確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，保障路面基層的穩(wěn)定性與均勻性。

3.3 控制溫度和水灰比的變化

上文中介紹過(guò)溫度變化對(duì)路面裂縫產(chǎn)生有很大的影響作用，因此應(yīng)當(dāng)通過(guò)多種措施來(lái)降低溫度變化幅度，從而降低路面裂縫產(chǎn)生概率，具體的應(yīng)當(dāng)從下述兩點(diǎn)入手：第一，施工時(shí)為避免大量水分流失要保證施工環(huán)境良好，避免在大風(fēng)和高溫等環(huán)境下施工；第二，為降低水化熱量導(dǎo)致的內(nèi)部溫差問(wèn)題，在選材上從水泥自身立足，選擇水化熱較低的水泥。

此外，水灰比直接關(guān)系到混凝土強(qiáng)度以及收縮值，如果比例控制不好將會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)表明進(jìn)行人工攤鋪的水灰比例要小于 0.45，機(jī)械進(jìn)行攤鋪的水灰比例要小于0.5，并且還可以通過(guò)減少水泥的使用量來(lái)降低水灰比。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著陸路運(yùn)輸路面技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，如今道路建設(shè)中水泥混凝土路面是應(yīng)用最為廣泛的路面選材，之所以能夠被廣泛使用主要是其具有強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、路面穩(wěn)定性好以及養(yǎng)護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是近年來(lái)隨著水泥混凝土路面使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，也呈現(xiàn)出了種種問(wèn)題亟待解決，其中較為典型的問(wèn)題就是路面的裂縫問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題一直以來(lái)都是養(yǎng)護(hù)單位和施工單位所擔(dān)心并急于解決的重要問(wèn)題。因此，應(yīng)當(dāng)從內(nèi)外因兩個(gè)角度充分分析混凝土路面裂縫的種種影響因素，不斷提高水泥混凝土路面的施工技術(shù)，來(lái)降低水泥混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而提升水泥混凝土路面質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命。

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1007-6344（2017）10-0045-01