淺析水泥混凝土路面裂縫成因及預(yù)防措施

張慧 張勐

摘要：水泥混凝土路面裂縫防治作為一項(xiàng)重要的施工內(nèi)容，其施工水平的高低直接影響到整個(gè)公路工程的質(zhì)量好壞，因此施工單位必須全面了解裂縫產(chǎn)生的原因，并對(duì)施工規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行，對(duì)施工原則認(rèn)真遵守，只有這樣才能確保采取的防治措施科學(xué)有效，才能進(jìn)一步提升公路路面施工質(zhì)量，延長公路使用壽命，確保行車安全。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面;裂縫成因;預(yù)防措施

路面作為多種混合料鋪筑的路基頂層，在公路結(jié)構(gòu)中屬于荷載傳遞部位，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著整個(gè)公路的施工質(zhì)量。近年來，隨著交通量的不斷增加，早期修建的公路工程逐漸出現(xiàn)各種病害問題，如水泥砼路面中裂縫現(xiàn)象最為嚴(yán)重。裂縫是混凝土硬化環(huán)節(jié)，因混凝土脫水將產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，或因溫差過大等因素，導(dǎo)致不均勻脹縮現(xiàn)象，進(jìn)而形成裂縫。裂縫的長期存在，不僅會(huì)引起行車跳動(dòng)，甚至?xí)璧K交通運(yùn)行。為更好地解決水泥砼路面裂縫問題，必須先了解其產(chǎn)生的原因，只有這樣才能保證采取的措施科學(xué)有效。

一、水泥混凝土路面裂縫成因分析

（一）溫度應(yīng)力

混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，水泥水化熱在1-3天內(nèi)可放出熱量的50%，由于混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，形成內(nèi)外溫差，造成溫差變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和內(nèi)外溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大砼的早期抗拉強(qiáng)度較低，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。

（二）材料的影響

水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝結(jié)硬化時(shí)的收縮量大，使混凝土板面產(chǎn)生許多小裂紋，在外部荷載及自然因素作用下擴(kuò)展為裂縫。不同標(biāo)號(hào)及品種的水泥混雜使用，硬化時(shí)間及收縮量不一樣，同樣會(huì)形成裂縫。砂石材料中若有過量的泥土和石粉，會(huì)削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝土的強(qiáng)度，在使用使容易產(chǎn)生裂縫。

（三）配合比的影響

水灰比偏大，使混合料中被水占有的空間較大，只有其中一小部分參與水化反應(yīng)，剩余水分逐漸蒸發(fā)，在混凝土中形成空隙，并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大，T縮率也越大，這樣就明顯降低了混凝土的強(qiáng)度。水泥用量不合理使用，使混凝土收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性，使混凝土中水泥用量增大，致使收縮量也增大，在施工時(shí)便容易產(chǎn)生裂縫。砂石料的級(jí)配不合理使抗折強(qiáng)度降低，因?yàn)椴煌?jí)配的混合料其抗折和抗壓強(qiáng)度有較大的差異。砂偏細(xì)，導(dǎo)致水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂?？偙砻娣e越大，這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面積，從而增高水泥用量，引起水泥混凝土收縮量增大。

二、水泥混凝土路面裂縫預(yù)防措施

某公路改造項(xiàng)目總長度為215.25km，屬于雙向四車道，于2011年投入使用。其路基寬度分別為21.5m，24.5m，為水泥混凝土路面，設(shè)計(jì)中其下行線為30cm路面面層、20cm貧混凝土基層厚度;上行線為28cm路面面層厚度，22cm貧混凝土基層厚度。5Mpa為其面層混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度，3Mpa為基層彎拉強(qiáng)度，15Mpa為抗壓強(qiáng)度，運(yùn)行至今，路面已經(jīng)出現(xiàn)了大量裂縫問題。

（一）材料選擇

按照材料功能，可將裂縫修補(bǔ)材料分為2大類，如補(bǔ)強(qiáng)材料與密封材料。由于強(qiáng)度問題路面產(chǎn)生貫穿裂縫的情況，可選取補(bǔ)強(qiáng)材料進(jìn)行修補(bǔ)，一般為改性環(huán)氧樹脂類材料、乳化環(huán)氧樹脂乳液等;由于干縮、溫縮等問題路面表面出現(xiàn)裂縫，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求相符的情況下，可選取密封材料進(jìn)行修補(bǔ)，通常為橡膠瀝青、灌漿材料等。

（二）施工工藝

第一，路面表面裂縫寬度在0.5mm以上，且屬于非擴(kuò)展性時(shí)，可選用壓注灌漿法進(jìn)行施工，如噴嘴灌入法、注射器注射法等。

第二，路面表面裂縫寬度在0.5到3mm之間，且屬于非擴(kuò)展性時(shí)，可選用直接灌漿法。

先清理干凈縫內(nèi)的雜物，如泥土等，并將縫口用鋼絲刷進(jìn)行刷洗，保證縫內(nèi)清潔。隨后將0.3mm厚的聚氨酯底膠層鋪設(shè)到縫中與路面上，一般每平方米可使用0.15kg底膠，選取涂刷法鋪筑底膠。然后向縫內(nèi)注入灌漿材料，固化后強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，即可通車。

第三，路面表面裂縫寬度在3mm以下，但裂縫位置屬于未剝落的輕微裂縫，可選取擴(kuò)縫灌漿法施工。沿著裂縫方向通過擴(kuò)縫機(jī)進(jìn)行溝槽設(shè)置，其寬度為1到2cm，且按照裂縫具體深度進(jìn)行溝槽深度的確定，一般需控制在75%板厚以內(nèi)。如施工中存有碎屑等雜物，需選取清縫機(jī)進(jìn)行清理，并將干凈的石屑（0.3到0.6cm粒徑）填入溝槽內(nèi)。隨后選取配比合理的材料通過灌縫機(jī)向擴(kuò)縫內(nèi)灌入。

（三）斜向植筋法

如面板只有1條裂縫及縱縫沉降不顯著時(shí)，可選取植筋補(bǔ)強(qiáng)灌縫封水法進(jìn)行施工。要求先對(duì)其脫空現(xiàn)象進(jìn)行確定，如存有脫空問題需先做好灌漿施工，再進(jìn)行施工，具體施工流程如下：

（1）鉆孔。在與板邊相距60cm左右時(shí)，進(jìn)行斜孔鉆孔施工，孔徑必須控制在20mm以上。鉆孔可選取300量角器輔助施工，確保在-2°到+2°之間控制孔角偏差，33cm為鉆孔間距。按照板厚進(jìn)行鉆孔深度的確定，要求不得將面板穿透，保證在 15cm以上控制鋼筋水平投影長度。一般可在裂縫兩側(cè)交叉位置開孔，鉆孔方向需垂直于鉆孔位置的裂縫，并選取鋼尺進(jìn)行各個(gè)孔位的測(cè)量定位。

（2）清孔。大量粉塵在鉆孔時(shí)產(chǎn)生，應(yīng)做好排塵工作。不僅要及時(shí)清理干凈孔口粉塵，還需選取空壓機(jī)將孔內(nèi)的粉塵清理干凈。施工中應(yīng)避免孔內(nèi)由水滲入。如無法徹底清理干凈孔內(nèi)的粉塵，將對(duì)鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)性能造成極大的影響。

（3）植筋。一般選取粘度較低的改性環(huán)氧樹脂膠作為路面植筋施工的材料，且選取Φ25螺紋鋼筋用于植筋施工鋼筋?？變?nèi)粉塵清理干凈后，需先將膠液倒入孔內(nèi)，所需量應(yīng)達(dá)到孔深一半左右，隨后在孔內(nèi)放入Φ25螺紋鋼筋，保證鋼筋下半部分被膠液浸末。鋼筋頂部放入位置與孔口相距60mm時(shí)，則表明鋼筋植入深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此時(shí)膠液若無法溢出孔口，需再次將膠液灌入，此次深度應(yīng)滿足與孔口相距30mm位置。如膠液溢出，需及時(shí)將多余膠液清理干凈。隨后通過膠液與細(xì)砂攪拌進(jìn)行回填、平整施工，保證孔口環(huán)氧樹脂顏色類似于附近混凝土顏色。

三、結(jié)束語

綜上所述，伴隨改革開放的不斷深入，我國進(jìn)一步加大了對(duì)公路建設(shè)投資的力度，推動(dòng)了公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。伴隨一條條公路的建成及運(yùn)行，水泥砼路面病害問題也成為了人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。裂縫、沉降、錯(cuò)臺(tái)、麻面等都是現(xiàn)階段水泥砼路面常見的病害類型。其中裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最為常見的病害，貫穿裂縫、深層裂縫不僅會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)整體性造成嚴(yán)重破壞，還能夠?qū)е禄炷潦芰l件產(chǎn)生較大程度的改變，進(jìn)而對(duì)整個(gè)道路的質(zhì)量、行車的安全性產(chǎn)生極大的危害。為此，必須做好水泥砼路面裂縫防治工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]王娟，李偉臣.水泥砼路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施[J].科技信息，2010年36期.