水泥混凝土路面裂縫或斷裂的原因分析及防治

楊丹

摘 ?要：水泥混凝土路面，具有使用壽命長、抗壓強度高、承載能力大、耐磨耗、水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常維護(hù)費用低的優(yōu)點。在使用中受到諸多因素的影響，其受力情況是很復(fù)雜的。通常認(rèn)為起決定作用的因素是：在多種外力的綜合作用下，其主要力學(xué)指標(biāo)為：抗彎拉強度（即抗折強度）。用于剛性路面的水泥混凝土標(biāo)號不能用抗壓強度作為主控指標(biāo)，而應(yīng)以28天齡期的極限抗彎拉強度，即極限抗折強度作為主要控制指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：隱患;壽命;控制;防治

中圖分類號：U418.6 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）13-0132-02

Abstract： Cement concrete pavement has the advantages of long service life， high compressive strength， large bearing capacity， wear resistance， good water stability and thermal stability， good roughness and skid resistance， and low daily maintenance cost. In practice， it is affected by many factors， and its stress is very complex. It is generally believed that the decisive factor is： under the comprehensive action of a variety of external forces， the main mechanical index is flexural tensile strength （that is， flexural strength）. The compressive strength can not be used as the main control index of cement concrete label for rigid pavement， but the ultimate flexural strength of 28 days old， that is， the ultimate flexural strength should be taken as the main control index.

Keywords： hidden danger; life span; control; prevention and treatment

水泥混凝土路面，具有使用壽命長、抗壓強度高、承載能力大、耐磨耗、水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常維護(hù)費用低的優(yōu)點。黑色路面的主要材料——瀝青，資源有限，有被水泥混凝土路面取代的趨勢。但是，水泥混凝土路面的裂縫和斷裂，嚴(yán)重影響了道路的使用壽命和功能。

下面將水泥混凝土路面施工中路床土基、道路基層、水泥混凝土面層等各工序中常見的隱患和防止措施加以論述：

1 道路土基施工中常見的隱患

（1）填筑材料不合格。沼澤土、泥炭和含有樹根、雜草、易腐朽物質(zhì)的材料，不能用于路基填筑;液限指數(shù)大于50%，塑限指數(shù)大于25%的材料或有機質(zhì)含量大于3%的材料或壓實含水量和最佳含水量之差大于2%的材料，無法壓實穩(wěn)定達(dá)到規(guī)定壓實密度，不能形成合格的路床。因此要嚴(yán)格控制填筑材料的質(zhì)量。（2）路基斷面不符和設(shè)計要求。路基施工中如果坡度不標(biāo)準(zhǔn)、斷面不符合設(shè)計要求會造成路床表面排水不暢，積水滲入下層路基影響路基質(zhì)量;路基填筑的有效寬度和超寬填筑不夠，二次填筑不均勻：新舊交界，挖臺階分層填筑壓實密度不達(dá)標(biāo)，補上來的路基部分就會形成沉陷或滑移等不良后果，破壞路面混凝土板。（3）軟基處理不徹底、不規(guī)范造成基礎(chǔ)不穩(wěn)定。檢測軟土地段路基的承載力，然后采取適當(dāng)?shù)能浕A(chǔ)處理方案和施工工藝。例如： 挖除軟基，換填優(yōu)質(zhì)土方、石方、土石混合料或砂礫。施工時，如果方案或施工工藝不合理或填料整平效果不好，低凹的地方達(dá)不到密實度要求，且大量積水，將造成基礎(chǔ)不穩(wěn)定，而導(dǎo)致路面板的破壞。（4）半填半挖段施工質(zhì)量不佳。半填半挖的交界處或路堤處在橫坡大于1：5的地段時，必須做臺階式處理，臺階寬度應(yīng)不小于1m，用合適機械設(shè)備進(jìn)行平整、碾壓或夯實，并向內(nèi)側(cè)傾斜2%，且臺階上不能有積水，然后再分層填筑壓實，這樣，才能保證路堤的穩(wěn)定。施工不規(guī)范，路堤填筑的質(zhì)量就保證不了，必然會給路面混凝土板留下破壞的隱患。（5）構(gòu)造物的臺背回填質(zhì)量不合格。構(gòu)造物臺背跳車是常見的道路病害，臺背沉陷或錯臺的危害更嚴(yán)重，根源是臺背回填質(zhì)量不合格。臺背深度大、平面面積不規(guī)則，回填施工難度較大。應(yīng)該分層回填，每層松鋪厚度因壓實機具而定，保證壓實度大于重錘擊實的95%，回填材料的質(zhì)量要嚴(yán)格把控。如果臺背回填的平面尺寸未按規(guī)范要求開挖，會給回填材料的壓實工作增加難度，達(dá)不到規(guī)定的密實度;如果臺背緣為不透水性填料，要進(jìn)行更換，否則路面滲入的水積存在臺背，時間長了必然會影響路基的穩(wěn)定性，造成臺背沉陷，致使路面板體破壞。（6）未按規(guī)程碾壓。基層施工，每層填料松鋪厚度與碾壓機械不搭配，或含水量不佳，碾壓工序不符合要求導(dǎo)致路基填方的壓實度達(dá)不到規(guī)范要求的低限值。造成路基下沉或塌方，致使路面混凝土板破壞。（7）水泥混凝土部分路段路基含水量大。水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)厚度雖然滿足了防凍厚度的要求，但是由于部分路段路基含水量大，或地下水侵蝕，或管網(wǎng)漏水，沒有采取相應(yīng)的施工措施去除隱患，冬季凍脹會引起整個路面結(jié)構(gòu)層的凍裂或拱起。

2 道路基層施工中常見的隱患

水泥混凝土面層本身強度較高，因而有些人誤認(rèn)為：基層的強度不夠或不均勻，對水泥混凝土面層產(chǎn)生影響不大，因此不注重基層的施工質(zhì)量。這是很危險的，因為水泥混凝土的力特性是抗壓不抗拉——抗拉能力較弱。水泥混凝土路面板是支承在彈性或半剛性基層上的剛性薄板，它對基層產(chǎn)生變形的適應(yīng)能力不是無限度的。基層產(chǎn)生較大的不可恢復(fù)的塑性變形時，路面混凝土板將與之脫離，支承條件變得惡化，增加了板截面的拉應(yīng)力，發(fā)展到一定程度，超出其承受能力時，就會斷裂。道路基層按照深淺可分為下基層和上基層。從構(gòu)筑材料上說下基層多為級配砂礫、級配碎石等天然材料，上基層多為水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎石等人工材料?；鶎訑備伿┕で耙獧z查路槽：干凈、平整、標(biāo)高準(zhǔn)確、斷面符合設(shè)計要求，否則，會影響工程質(zhì)量。層的有效厚度（厚度增加提高成本，厚度減小影響路基層的穩(wěn)定）。下基層集料不得含有粘土塊、腐殖質(zhì)等雜質(zhì);集料必須有良好的級配。攤鋪好的集料在壓實前要調(diào)控其含水量——比最佳含水量稍高。水泥穩(wěn)定類集料上基層，在鋪筑前，應(yīng)對下基層進(jìn)行驗收，不符合規(guī)范要求的，要進(jìn)行整修達(dá)到要求為止。水泥穩(wěn)定材料中骨料的級配要符合設(shè)計要求，有機質(zhì)含量小于2%，不含粘土、腐殖質(zhì)等雜質(zhì)。更關(guān)鍵的是水泥質(zhì)量優(yōu)良、性能穩(wěn)定、嚴(yán)格按試驗配合比參入，拌和均勻。施工時：路基、下基層、上基層的標(biāo)高控制不嚴(yán);所用集料的級配不好，含有粘土塊及有害物質(zhì);水泥穩(wěn)定材料含水量控制不準(zhǔn)、水泥用量不足、級配不佳等等，都將嚴(yán)重影響基層的質(zhì)量，以致破壞路面板體。

3 水泥混凝土路面面板的設(shè)計和施工中常見的隱患

（1）水泥混凝土路面使用中受力情況復(fù)雜。通常認(rèn)為起決定作用的因素是：由荷載引起的彎曲應(yīng)力;由溫差及硬化收縮引起的拉應(yīng)力;以及基層、底層凍脹產(chǎn)生的應(yīng)力，等等。在多種外力的綜合作用下，其主要力學(xué)指標(biāo)為：抗彎拉強度（即抗折強度）。水泥混凝土的抗壓強度與抗彎拉強度是沒有一定的比例關(guān)系的。不能由抗壓強度直接換算為抗彎拉強度。因此，用于剛性路面的水泥混凝土標(biāo)號不能用抗壓強度作為主控指標(biāo)，而應(yīng)以28天齡期的極限抗彎拉強度，即極限抗折強度作為主要控制指標(biāo)。（2）水泥混凝土使用的材料的質(zhì)量直接影響混凝土的品質(zhì)。a.水泥是組成水泥混凝土的最基本、最重要的原材料，對于水泥混凝土強度的高低是起決定作用的。使用質(zhì)量合格、性能穩(wěn)定的水泥，是保證路面混凝土質(zhì)量的前提。b.石料和砂是水泥混凝土的骨料，是天然原材料，質(zhì)量差別巨大。強度不佳、級配不合理、含泥量大的骨料，會造成水泥混凝土強度的“先天不足”——細(xì)集料和粗集料中含泥量過高，降低了混合料的粘結(jié)度，勢必影響混凝土板本身的質(zhì)量，達(dá)不到規(guī)定的抗彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)的要求。水泥混凝土中含砂率高（一般含砂率應(yīng)控制在30%以內(nèi)），也是導(dǎo)致水泥混凝土抗彎拉強度低的主要原因之一。（3）水泥混凝土路面病害防治要堅持預(yù)防為主原則。要減少或杜絕水泥混凝土路面病害的發(fā)生，應(yīng)堅持以預(yù)防為主的原則。在水泥混凝土道路施工的整個過程中，要堅持全過程的檢驗、監(jiān)督，控制各個環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工是至關(guān)重要的。a.路面施工混凝土澆筑前，取樣進(jìn)行塌落度實驗，符合要求才能使用，制作抗壓、抗彎拉試塊兒，分組標(biāo)養(yǎng)和同條件養(yǎng)生同時進(jìn)行?；炷翝仓備仌r要有專人操作、專人監(jiān)督，嚴(yán)格按照最佳澆筑程序進(jìn)行;嚴(yán)禁往水泥混凝土內(nèi)任意加水調(diào)整塌落度;振搗要均勻，保證混凝土充分密實，防止漏振造成蜂窩麻面或過分振搗導(dǎo)致離析;高溫天氣澆注水泥混凝土，必要時要搭棚遮擋太陽施工，并及時被覆養(yǎng)生，養(yǎng)生一定要設(shè)專人負(fù)責(zé)和檢查避免開裂。水泥混凝土養(yǎng)生達(dá)到一定強度，才能開放交通，避免過早通車或加載。注意：路面水泥混凝土面層施工時，容易出現(xiàn)厚度不均勻的情況，主要原因是基層施工標(biāo)高控制不嚴(yán)導(dǎo)致的，在水泥混凝土收縮拉應(yīng)力作用下，強度薄弱處被拉斷。b.優(yōu)選施工工藝和機具，是提高水泥混凝土路面質(zhì)量的有效路徑——使用整平、振搗一次成型的全幅寬牽引式振搗梁、組合式拉毛刷、穩(wěn)定性好的導(dǎo)軌、機械抹子、鋁合金刮杠，配合真空吸水機、切縫機施工，可有效提高工程質(zhì)量。c.水泥混凝土路面一般都在夏季施工，晝夜溫差大，造成水泥混凝土收縮，當(dāng)這種收縮超過一定的幅度時，水泥混凝土路面會開裂。這種開裂有些用眼睛是難看到的。但是已經(jīng)形成了以后開裂的隱患。真空吸水是水泥混凝土路面施工中的關(guān)鍵工序，吸水后水泥混凝土的強度上升快，縮短了施工時間，較少開裂的程度效果很好。但是必須嚴(yán)格遵守施工操作規(guī)程，掌握好吸水時間和吸水量，并做到均勻一致。防止因吸水不好而發(fā)生開裂。d.水泥混凝土澆筑后的水化過程中，隨著強度增加會不斷干燥收縮，特別是表面收縮比較快，尤其是水泥混凝土表面受拉集中，當(dāng)該拉力大于水泥混凝土本身抗拉強度，即會產(chǎn)生開裂。切縫可以讓混凝土面按照設(shè)定位置規(guī)則的開裂。切縫過早，強度低切不住會產(chǎn)生毛茬，過晚會貽誤時機，造成板塊不規(guī)則開裂。所以把握切縫時機是非常重要的。氣候條件是多種因素組成的，例如氣溫的高低，風(fēng)力的大小，天氣濕潤程度等。因此，要因時因地不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗把握最佳時機。切縫深度是關(guān)鍵，是縮縫發(fā)揮作用的重要條件，必須保證切縫深度的均勻一致。規(guī)范規(guī)定切縫的深度為板厚的1/4～1/3。工程實踐表明1/3左右效果最理想。切縫時可將幾小塊做為一大埠先切縫，然后再分切成幾小塊。以防止水泥混凝土板開裂或斷板現(xiàn)象的發(fā)生。e.據(jù)統(tǒng)計多數(shù)混凝土路面板，破壞的主要原因是路面水滲入路基，破壞了路基的穩(wěn)定性造成的。對施工縫、縮縫、脹縫進(jìn)行有效的表面處治，防止路表水滲入路基是很重要治理措施。實踐中治理效果差強人意，還需要進(jìn)一步探索。

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