探究水泥混凝土路面裂縫成因及預(yù)防治理措施

李建洲

【摘要】在農(nóng)村公路建設(shè)中，水泥混凝土路面的應(yīng)用十分廣泛。但由于涉及施工、養(yǎng)護等眾多因素影響，會增加水泥混凝土路面的裂縫發(fā)生幾率，很多新建工程完工不久就會產(chǎn)生病害問題，這也給混凝土路面修復(fù)帶來了極大的難度，無法充分發(fā)揮水泥混凝土道路功能。導(dǎo)致水泥混凝土路面裂縫的成因非常多，并且裂縫種類多樣，如何正確預(yù)防水泥混凝土路面裂縫成為了行業(yè)重點關(guān)注的問題?；诖耍疚氖紫忍岢鏊嗷炷亮芽p成因，進而提出相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面;裂縫;防治措施;成因

中圖分類號： U418.6???? 文獻標志碼：A

引言

近些年，我國公路工程發(fā)展迅速，新建工程數(shù)量猛增，其中就出現(xiàn)了大量水泥混凝土公路，這對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和人們出行具有很大的意義。但很多水泥混凝土路面剛投入使用不久就會產(chǎn)生不同程度的裂縫，并且這些裂縫有發(fā)展趨勢。一旦路面上出現(xiàn)了裂縫問題，想要修復(fù)不僅會浪費人、財、物，同時修復(fù)十分困難、效果不佳。水泥混凝土路面作為公路工程的重要組成部分，裂縫問題會直接影響公路美觀性以及行車安全性。這就需要對水泥混凝土路面裂縫進行全面分析，并針對性提出相應(yīng)的解決對策[1]。

水泥混凝土路面以及路面裂縫概述

水泥混凝土路面是指面層采用水泥混凝土的路面，也稱剛性路面，俗稱白色路面，它是一種高級路面。但是水泥混凝土自身的特性，再加上設(shè)計、施工、養(yǎng)護等問題，可能會造成路面裂縫，這也是影響水泥混凝土路面發(fā)展的重要因素[2]。水泥混凝土路面必須要滿足交通運輸速度快、重量大、車流量多等要求，這也對水泥混凝土路面強度、穩(wěn)定性、壽命、維護提出了更高要求。混凝土作為一種非均質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥、水、添加劑構(gòu)成，在濕度、溫度的影響下，混凝土凝結(jié)產(chǎn)生變形，由于不同材料變形不一致，所以造成了應(yīng)力失衡，出現(xiàn)裂縫問題。

混凝土裂縫的成因

某鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級公路工程水泥混凝土路面厚度為180mm、寬度為4.5m，采用了C30水泥混凝土路面?？紤]到混凝土具有上述等特點，因此很容易出現(xiàn)局部裂縫等問題，如圖1所示。該工程于2016年10月完工，在當年12月末就發(fā)生了縱向裂縫。2017年1月份達到最大值，裂縫寬度達到了3--6cm。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，距離路基邊坡坡腳5m處有魚池，路基頂面相比魚池水面高1.6，路基邊坡為1：2，填料為天然風(fēng)化砂，通過對裂縫開挖斷面發(fā)現(xiàn)裂縫是毛細現(xiàn)象造成的結(jié)果。無論是哪些原因?qū)е碌目v向裂縫，如果不及時治理，長期受到雨雪風(fēng)化侵蝕，再加上車載作用，都會導(dǎo)致裂縫延伸或出現(xiàn)新的裂縫。

水泥混凝土路面裂縫成因

水泥混凝土路面裂縫大體上可以分為兩種，一是表層裂縫、二是貫穿裂縫（圖1為貫穿縱裂縫），兩種裂縫產(chǎn)生原因不同，其主要表現(xiàn)在：

3.1表層裂縫成因

水泥混凝土路面表層裂縫多數(shù)是龜裂形式，如圖2所示。也就是表面出現(xiàn)較淺的花紋裂縫。造成表層裂縫主要是因為設(shè)計問題、施工問題。

在設(shè)計方面上，由于混凝土配比不當，例如水泥用量過大、砂率過小、外加劑使用量不當?shù)纫蛩?，混凝土在重力作用下出現(xiàn)離析產(chǎn)生裂縫問題。對于混凝土自身特點來說，在能夠保持混凝土水灰比不變情況下，一旦水泥漿、砂漿量超標，也會增加其極限拉伸值。因此，如果使用的石料粒徑較大的情況下，也很有可能出現(xiàn)裂縫問題[3]。

在施工層面上，主要是由于混凝土澆筑之后沒有及時覆蓋造成的結(jié)果。在混凝土澆筑完畢后，特別是在炎熱天氣、大風(fēng)天氣時，一旦覆蓋不及時，會提高混凝土表面游離水分蒸發(fā)過快，加速了混凝土體積收縮、應(yīng)力變化，再加上混凝土早期強度非常低，如果應(yīng)力值超過了抗拉值，就會出現(xiàn)路面開裂。

3.2貫穿縫成因

貫穿縫是指水泥混凝土路面出現(xiàn)了縱向、橫向貫穿板厚的裂縫，也就是斷板情況。

3.2.1縱向貫穿縫

縱向貫穿縫是指水泥混凝土路面產(chǎn)生了平行于道路縱軸方向的貫穿板厚裂縫。在水泥混凝土路面施工完畢之后，由于地基沉降不均從而產(chǎn)生不均勻裂縫，從而出現(xiàn)了斷板情況。一旦基層碾壓不實，沒有達到密實標準等，都會出現(xiàn)斷板問題。再加上基層材料攪拌不夠均勻，從而產(chǎn)生基層不均勻沉降，多數(shù)都會出現(xiàn)局部路面不均勻沉降，如路基拓寬部分沉陷、溝槽下沉、路基沒有充分壓實，這些都會造成路面板脫空，最終出現(xiàn)裂縫問題[4]。

3.2.2橫向貫穿縫

橫向貫穿縫是指水泥混凝土路面產(chǎn)生垂直道路縱軸方向的貫穿板厚裂縫，如圖3所示。造成橫向貫穿縫的原因包括混凝土性質(zhì)不達標、混凝土抗拉強度較低造成的結(jié)果，同時還包括施工不當、切縫不符合標準造成的結(jié)果。

通過后期檢查發(fā)現(xiàn)本工程混凝土抗拉強度較低，很容出現(xiàn)橫向拉力裂縫。抗裂性是指混凝土抵抗干縮變形、抗溫度變形能力所產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果這個應(yīng)力超出了混凝土極限抗拉性，就會出現(xiàn)橫向裂縫。當然，變形量超出混凝土拉伸力初期裂縫為表面裂縫，變形量過大才會產(chǎn)生貫穿裂縫[5]。

由于溫度和濕度變化，混凝土?xí)霈F(xiàn)膨脹變形以及收縮現(xiàn)象，一旦這種應(yīng)力受到限制，就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，也就出現(xiàn)了裂縫情況。水泥混凝土裂縫施工中要每隔一段距離就要設(shè)置膨脹縫、收縮縫，切縫設(shè)置質(zhì)量會直接影響水泥混凝土路面整體質(zhì)量。如果沒有掌握好切縫時間、切割工作不及時、深度不達標、切縫未到頭等，就會產(chǎn)生混凝土橫向貫穿裂縫。

水泥混凝土路面裂縫預(yù)防治理措施

4.1預(yù)防措施

4.1.1提高混凝土性能

提高混凝土性能主要是集中在混凝土制作方面，造成水泥混凝土路面裂縫問題的主要原因是極限拉伸應(yīng)變系數(shù)較低，無法抵抗干縮變形、溫度變形的應(yīng)力影響。為了能夠提高混凝土自身的極限拉伸應(yīng)變值，提高路面性能，需要做好混凝土配比工作?；炷僚浜媳仍O(shè)計要根據(jù)工程實際標準選擇原材料，配合比設(shè)計細骨料的含水率要低于0.5%，粗骨料含水率要小于0.2%。工程混凝土配置強度為C30，因此混凝土最小膠凝材料用量要符合表1規(guī)定[6]。

由于本工程周圍有魚池，因此長期處于潮濕狀態(tài)，因此要在混凝土中加入引氣劑，根據(jù)混凝土含氣量確定引氣劑摻入量，混凝土最小含氣量要符合表2規(guī)定，最大不得超過7.0%。

采用最大粒徑較小的骨料配置混凝土，這樣可以有效提升混凝土的極限拉伸值。通常水泥混凝土路面骨料最大粒徑不超過40mm，高等級公路骨料最大粒徑不超過35mm，甚至個別工程要求在25mm以下[7]。

4.1.2加強施工與養(yǎng)護

在水泥混凝土路面基層施工中，必須要保證有較高的強度和密實度，提高水穩(wěn)性。在路基施工中，要嚴格按照操作規(guī)范進行，做好分層填筑、碾壓、檢測工作。每層壓實度、厚度、平整度、路拱都要滿足設(shè)計標準。為了防止出現(xiàn)混凝土表層裂縫，需要在配比中嚴格控制水灰比、水泥用量，科學(xué)控制集料級配、含砂率，同時在澆筑完畢之后采用潮濕材料覆蓋，避免烈日暴曬、大風(fēng)侵蝕。特別是在夏季施工時，要澆筑完一段、養(yǎng)護一段。

切縫設(shè)置也十分重要，合理設(shè)置切縫對提高混凝土整體質(zhì)量有著重要意義，如果切縫不及時，會受到大面積混凝土制約產(chǎn)生裂縫，擴張之后造成斷板問題。通?；炷林髑锌p時間在拆模后12h左右[8]。添加外加劑可以降低混凝土用水量，提升混凝土的和易性、減緩水分蒸發(fā)速度、降低收縮值。模板施工必須要涂抹脫模劑，讓混凝土與模板之間形成一層薄膜，降低二者之間的粘結(jié)作用，這樣可以減少裂縫生成率，也有助于拆模。再者，澆筑路面時需要確保基層、模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

4.2裂縫處理

直接灌漿法。該方法首先要將裂縫中的雜質(zhì)清除干凈，之后用鋼刷在縫口位置刷一遍，使用吸塵器將浮塵吸出，保證縫內(nèi)干燥、無水?？p內(nèi)與路面要鋪一層聚氨酯底膠層，保證涂刷均勻，之后再按照原比例砂漿配置、灌漿、養(yǎng)護。

擴縫灌漿法。該方法適用于局部裂縫、裂縫較寬的情況，本工程就采取了該方案修復(fù)裂縫。使用沖擊鉆沿著裂縫口擴充1.5cm形成溝槽，溝槽深度隨著縫深增加。之后采用壓縮吹風(fēng)機將碎屑吹凈，加入40mm粒徑的石屑。準備好灌漿材料進行灌漿處理?？梢圆捎蒙皾{，也可以采用環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑，用遠紅外燈加熱烘烤3h即可通車[9]。圖4為修復(fù)完畢后的情況。

壓力注漿法。對于寬度在50mm以內(nèi)的裂縫可以采用該方案，用壓縮吹風(fēng)機清除雜質(zhì)。將松香、石蠟按照1：2配置并融化，每隔一段距離設(shè)置一個灌漿嘴，使用膠帶將縫口貼牢固，在灌漿嘴、膠帶上加封松香石蠟，用壓力灌漿器將其壓入縫隙內(nèi)。

表面龜裂處理。對于混凝土板沒有被破壞的情況，將表面裂縫劃分為一個施工面，將裂縫鑿成一塊凹槽，將內(nèi)部碎屑吹凈。植被聚合乳液混凝土或環(huán)氧樹脂材料，澆筑內(nèi)部并保養(yǎng)，合格之后即可通車。

結(jié)束語

綜上所述，為了能夠保證水泥混凝土路面整體質(zhì)量，必須要嚴格控制裂縫問題。針對不同裂縫的成因，針對性采取防治措施。在預(yù)防中，保證混凝土材料質(zhì)量以及施工質(zhì)量。在治理中，結(jié)合現(xiàn)場裂縫情況和施工條件，合理選擇裂縫修復(fù)方法，這樣才能夠發(fā)揮公路工程效益。

參考文獻

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[3]趙志銘. 淺析水泥混凝土路面裂縫成因及防治措施[J]. 四川水泥， 2017（1）：364-365.

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[6]蘭斌. 水泥混凝土路面裂縫原因及預(yù)防探究[J]. 科技資訊， 2017（20）：666-667.

[7]李萬虎. 水泥混凝土路面裂縫成因及綜合防治[J]. 北方交通， 2014（S2）：44-46.

[8]童凱， 張波. 水泥混凝土路面裂縫成因及預(yù)防治理措施探討[J]. 低碳世界， 2014（2）：197-198.

[9]黃明昊. 水泥混凝土路面裂縫的成因及預(yù)防措施分析[J]. 交通世界， 2017：99.