淺談水泥混凝土路面開(kāi)裂斷板產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施

許社滿

摘? ? 要：70多年來(lái)，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，全國(guó)公路通車總里程達(dá)484.65萬(wàn)千米，公路交通發(fā)展取得了輝煌的成就。作為高等級(jí)路面兩大類型的瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，各有其優(yōu)點(diǎn)和不足。目前我國(guó)瀝青資源有限，用于重交通的道路石油瀝青大量依賴進(jìn)口，而我國(guó)水泥產(chǎn)量居世界首位，大量出口，因此，發(fā)展水泥混凝土路面有很大的資源優(yōu)勢(shì)。但在水泥混凝土路面建設(shè)和使用過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些開(kāi)裂、斷板、錯(cuò)臺(tái)等早期病害，本文就水泥混凝土路面早期產(chǎn)生開(kāi)裂斷板的原因進(jìn)行分析研究，深入探討一些預(yù)防措施，以提高水泥混凝土路面的使用壽命。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面;開(kāi)裂;斷板;原因;預(yù)防措施

1? 水泥混凝土路面開(kāi)裂斷板的分類

1.1? 裂縫發(fā)生的時(shí)期分類

（1）早期裂縫。水泥混凝土路面澆筑完成后，在混凝土硬化養(yǎng)生過(guò)程中和開(kāi)放交通前形成的裂縫。（2）使用期裂縫。水泥混凝土路面開(kāi)放交通后，由于路基不均勻沉降、基層開(kāi)裂，以及車輛超載等原因，產(chǎn)生水泥混凝土面板開(kāi)裂、斷板形成的裂縫。

1.2? 路面損壞類型分類

水泥混凝土面層的斷裂裂縫，按裂縫出現(xiàn)的方位和板斷裂的塊數(shù)，分為以下4種病害：平行或近于平行路面中心線的縱向裂縫;垂直或斜向路面中心線的橫向或斜向裂縫;從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m的角隅斷裂;兩條以上裂縫交叉，使板斷裂成3塊以上的交叉裂縫和斷裂板。

1.3? 裂縫損壞程度分類

（1）縱向、橫向或斜向裂縫和角隅斷裂病害按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度分成以下3個(gè)等級(jí)：輕微裂縫—縫隙邊緣無(wú)碎裂或錯(cuò)臺(tái)的細(xì)裂縫，縫隙寬度小于3mm，或者填封良好，邊緣無(wú)碎裂或錯(cuò)臺(tái)的裂縫;中等裂縫—縫隙邊緣中等碎裂或錯(cuò)臺(tái)小于10mm的裂縫，且縫隙寬度小于15mm;嚴(yán)重裂縫—縫隙邊緣嚴(yán)重碎裂或錯(cuò)臺(tái)大于10mm，且縫隙寬度大于15mm。（2）交叉裂縫和斷裂板病害按裂縫等級(jí)和板斷裂的塊數(shù)分成以下3個(gè)等級(jí)：輕微—板被輕微裂縫分割成2-3塊;中等—板被中等裂縫分割成3-4塊，或被輕微裂縫分割成5塊以上;嚴(yán)重—板被嚴(yán)重裂縫分割成4-5塊，或被中等裂縫分割成5塊以上。

2? 水泥混凝土路面開(kāi)裂斷板產(chǎn)生的原因分析

2.1? 設(shè)計(jì)原因

路基是承受著路面?zhèn)鱽?lái)的各種荷載應(yīng)力，當(dāng)路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)不足時(shí)，路面板會(huì)因路基不均勻沉降，致使板底脫空而開(kāi)裂。路面基層直接承受著路面?zhèn)鱽?lái)的荷載，基層設(shè)計(jì)必須要求有足夠的剛度和穩(wěn)定性，厚度、平整度、密度等必須滿足要求，才能保證路面面板不因基層質(zhì)量原因而產(chǎn)生斷裂。水泥混凝土路面面板直接承受車輛荷載作用，設(shè)計(jì)的路面面板必須有足夠的強(qiáng)度，當(dāng)面板的強(qiáng)度不能承受車輛荷載作用時(shí)，面板就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂斷板，而影響水泥混凝土強(qiáng)度的主要因素是混凝土混合料的組成設(shè)計(jì)?；炷粱旌狭鲜怯伤?、粗集料、細(xì)集料、水和外加劑組成的。所以水泥混凝土混合料組成的材料選擇，水灰比、砂率、單位水泥用量等配合比選擇很重要。水泥混凝土路面排水設(shè)計(jì)尤為重要，如果路面橫坡設(shè)置不當(dāng)，路基排水不暢時(shí)，路基路面受到雨水浸泡，使路基及基層發(fā)生變形，路面面板也隨之變形而斷裂。接縫設(shè)計(jì)不規(guī)范。水泥混凝土路面面板平面尺寸不合理，縱橫縫不垂直相交，縱縫兩側(cè)的橫縫相互錯(cuò)位，拉桿、傳力桿鋼筋設(shè)置不規(guī)范等，致使水泥混凝土路面面板產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

2.2? 施工原因

路基填筑材料不合格，分層填筑過(guò)厚，碾壓不到位，路基填挖交界、半填半挖處及橋涵處未特殊處理，軟土路基處理不到位等造成路基不均勻沉降，引起路面板開(kāi)裂斷板。路面基層材料組成配比不合理，碾壓不到位，拌和、攤鋪機(jī)械選擇不配套，標(biāo)高、平整度控制不嚴(yán)，養(yǎng)生不及時(shí)等，造成基層強(qiáng)度不足、穩(wěn)定性差，標(biāo)高失控、平整度差，基層表面開(kāi)裂問(wèn)題，引起路面板開(kāi)裂。水泥混凝土路面面層原材料不合格。水泥安定性差，鋁酸三鈣、游離氧化鈣、氧化鎂、三氧化硫等含量超標(biāo)，水泥強(qiáng)度不足，未使用合適的水泥品種和水泥標(biāo)號(hào)，影響混凝土的早期強(qiáng)度，使混凝土面板斷板風(fēng)險(xiǎn)大增;砂石村料含泥量及有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)，水泥混凝土中砂石材料含泥量超標(biāo)，必然使水泥石與砂石材料界面粘結(jié)不良，導(dǎo)致開(kāi)裂?；炷僚浜媳炔划?dāng)。水灰比偏大，單位水泥用量偏大，施工中計(jì)量不準(zhǔn)確，材料的含水量、溫度等都直接影響水泥混凝土路面的性能?；炷涟韬蜁r(shí)間控制不好。拌和時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，拌和時(shí)間太短會(huì)造成拌和不均勻，粗、細(xì)集料積集，影響混凝土強(qiáng)度?；炷琳駬v控制不準(zhǔn)。在一個(gè)斷面上振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)造成該斷面分層離析，導(dǎo)致粗骨料集中于下層，含漿量少，其收縮量小;而細(xì)集料集中于上層，含漿量大，收縮量大;由于出現(xiàn)收縮值不勻，也極易出現(xiàn)裂縫。如果出現(xiàn)漏振，會(huì)造成混凝土不密實(shí)，就容易出現(xiàn)蜂窩、空洞等缺陷，形成強(qiáng)度薄弱點(diǎn)或應(yīng)力集中，也易出現(xiàn)裂縫。養(yǎng)生不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)。養(yǎng)護(hù)對(duì)剛澆筑的水泥混凝土相當(dāng)重要，尤其是高溫季節(jié)，水分蒸發(fā)較快，如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)時(shí)，混凝土表面會(huì)形成干縮裂縫，從而降低強(qiáng)度。切縫不及時(shí)?；炷恋那锌p時(shí)間應(yīng)控制得當(dāng)，太早是造成混凝土切縫處松散，引起強(qiáng)度降低;太遲，因持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，宜造成各處的強(qiáng)度增加不一致，收縮值不等，就會(huì)出現(xiàn)早期裂縫。

2.3? 排水不良

路基及基層排水不良，長(zhǎng)期受水浸泡，引起路基失穩(wěn)或強(qiáng)度不足，使路面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。路面橫坡設(shè)置不當(dāng)，加上接縫密封不好，致使路面水滲入基層，使基層表面軟化，在車輛荷載作用下，基層中的細(xì)粒材料從接縫處與水一同噴出致使板體與基層逐步脫空，從而面板在脫空處出現(xiàn)斷裂。

2.4? 超重車的影響

由于交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，大噸位車輛逐年增多，單軸軸載比原設(shè)計(jì)計(jì)算軸載增加幾倍，由于軸載等效換算系數(shù)f=（Pi/P0）16，即超重軸載與標(biāo)準(zhǔn)軸載換算成16次方關(guān)系，所以，超重車輛的增加是水泥混凝土路面使用期開(kāi)裂斷板的重要原因。

3? 水泥混凝土路面開(kāi)裂斷板的預(yù)防措施

3.1? 精心設(shè)計(jì)

路基設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)沿線的地理環(huán)境、地形、地貌、工程地質(zhì)、水文資料進(jìn)行詳細(xì)踏勘，對(duì)交通量及筑路材料進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查，選擇合適的路基填筑材料，制定有效的路基處理方案，完善排水設(shè)計(jì) ，確保路基強(qiáng)度和穩(wěn)定、密實(shí)、均質(zhì)，對(duì)路面提供均勻的支承。水泥混凝土路面設(shè)計(jì)?；鶎游挥诼访婷鎸又拢惺芑炷谅访?zhèn)鬟f下來(lái)的荷載，為面層提供穩(wěn)定的支承，防止或減輕唧泥，錯(cuò)臺(tái)和斷裂病害的出現(xiàn)，改善接縫的傳荷能力及其耐久性，緩解路基不均勻凍脹或不均勻體積變形對(duì)面層的不利影響，因此，基層應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，剛度和優(yōu)良的抗沖刷能力。在基層設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適宜的基層結(jié)構(gòu)形式、厚度和材料組成尤為重要。面層直接承受行車荷載作用及環(huán)境因素影響，為車輛提供行駛表面，直接影響行車的舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。面層應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，良好的平整度和抗滑性，因此，應(yīng)根據(jù)交通量、車輛荷載、環(huán)境、氣候等因素，選擇合理的水泥混凝土面層類型、強(qiáng)度、厚度尤為關(guān)鍵。接縫設(shè)計(jì)?？v向接縫無(wú)論是施工縫或縮縫，均應(yīng)在縫內(nèi)設(shè)置拉桿，以保證接縫縫隙不張開(kāi)，縱縫間距根據(jù)路面行車道寬度在3.0m～4.5m范圍內(nèi)確定。橫向接縫：橫向施工縫采用設(shè)傳力桿平縫形式，可提高接縫的傳荷能力，使之接近于無(wú)接縫的整體板;橫向縮縫一般采用假縫形式，在承受特重和重交通的普通水泥混凝土面層應(yīng)設(shè)置傳力桿假縫形式。橫縫間距根據(jù)面層板長(zhǎng)寬比不大于1.3在4m～6m范圍內(nèi)確定，在鄰近橋梁或其他構(gòu)造物處應(yīng)設(shè)置橫向脹縫。接縫封填材料，填縫料應(yīng)與混凝土接縫槽壁粘結(jié)力強(qiáng)，能適應(yīng)混凝土板收縮，具有不溶于水、不滲水、高溫時(shí)不流淌、低溫時(shí)不脆裂、耐老化等特性。填縫料主要有瀝青橡膠類、聚氯乙烯和瀝青瑪碲脂類、聚氨脂焦油、氯丁橡膠類、乳化瀝青橡膠類等。填縫板應(yīng)選擇能適應(yīng)混凝土膨脹收縮、施工時(shí)不變形、復(fù)原率高和耐久性好的材料，常用的有木材類、塑料泡沫板、纖維類板等。做好路面排水設(shè)計(jì)，排除降落在路面和路肩表面上的水，以免造成路面積水而影響行車安全，行車道路面一般應(yīng)設(shè)置雙向橫坡，坡度為1%～2%，路肩橫坡應(yīng)比行車道路面的橫坡大1%～2%，路肩應(yīng)選用低透水性材料，保證水在流出的過(guò)程中不下滲。

3.2? 加強(qiáng)施工質(zhì)量控制

路基質(zhì)量控制。路基填筑時(shí)，要選擇適宜的填筑材料，不同土質(zhì)要分層填筑，填筑厚度、碾壓機(jī)械及碾壓遍數(shù)要根據(jù)試驗(yàn)段的結(jié)果取得，保證路基的壓實(shí)質(zhì)量;對(duì)于路基填挖交界、半填半挖結(jié)合處、橋涵交界處以及軟弱土基要進(jìn)行特殊處理;完善排水系統(tǒng);確保路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。路面基層質(zhì)量控制。路面基層應(yīng)采用水泥穩(wěn)定類基層，嚴(yán)格控制材料質(zhì)量和配比;采用集中廠拌法拌和混合料，保證拌和均勻和配料準(zhǔn)確;采用攤鋪機(jī)攤鋪混合料，防止混合料離析，確保厚度和平整度;采用配套的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓，保證基層的壓實(shí)度達(dá)到質(zhì)量要求;對(duì)基層標(biāo)高不足或不平整的地方堅(jiān)決返工重做，嚴(yán)禁采用拋撒松散材料填補(bǔ)標(biāo)高的方法;加強(qiáng)基層養(yǎng)護(hù)工作，保持基層濕潤(rùn)狀態(tài)，防止因基層開(kāi)裂或干燥引起混凝土面板開(kāi)裂。路面面層質(zhì)量控制。材料選擇：選用水泥時(shí)，除鋁酸三鈣、游離氧化鈣、氧化鎂、安定性等化學(xué)成分和物理指標(biāo)符合規(guī)定外，還應(yīng)通過(guò)混凝土配合比試驗(yàn)，根據(jù)其配制彎拉強(qiáng)度、耐久性和工作性優(yōu)選適宜的水泥品種、強(qiáng)度等級(jí);粗集料應(yīng)使用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈的碎石、卵石，壓碎值、含泥量等技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定，級(jí)配滿足要求;細(xì)集料應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈的天然砂、機(jī)制砂或混合砂，細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定，級(jí)配滿足要求，細(xì)度模數(shù)在2.5～3.5之間;拌和及養(yǎng)護(hù)用水宜用飲用水，不得使用酸性、油污及被其他有害物質(zhì)污染的水。優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。水泥混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)應(yīng)滿足彎拉強(qiáng)度、工作性和耐久性的技術(shù)要求，因此混合料的各種材料組成、水灰比、單位水泥用量、砂率等應(yīng)嚴(yán)格控制。

混凝土鋪筑應(yīng)選用滑模攤鋪機(jī)、三輥軸機(jī)組、軌道攤鋪機(jī)等機(jī)械作業(yè)，應(yīng)采用專用的混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸，防止混合料漏漿或離析。混凝土振搗時(shí)，要選用配套的振搗設(shè)備，掌握最佳的振搗時(shí)間，避免超振或漏振?；炷谅访驿佒瓿珊罅⒓撮_(kāi)始養(yǎng)生，養(yǎng)生宜采用噴灑養(yǎng)生劑同時(shí)保濕覆蓋的方式養(yǎng)生。在雨天或養(yǎng)生用水充足的情況下，也可以采用覆蓋保濕膜、土工氈、土工布、麻袋、草袋、草簾等灑水保濕養(yǎng)生方式，養(yǎng)生時(shí)間一般宜為14-21d，養(yǎng)生初期嚴(yán)禁人、畜、車輛通行，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度40%后，行人方可通行。切縫要及時(shí)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫及水泥品種試驗(yàn)確定最早切縫時(shí)間，一般應(yīng)采用多臺(tái)切縫機(jī)同時(shí)作業(yè)，以保證切縫 及時(shí)，切縫深度為水泥混凝土面板厚的1/4～1/3?；炷琉B(yǎng)生期滿后，要選用優(yōu)質(zhì)的填縫材料及時(shí)灌縫，避免雨水下滲浸害基層表面，產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，致使板底脫空;并對(duì)已出現(xiàn)的微小裂縫進(jìn)行處理，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，造成斷板。加大依法治超力度，嚴(yán)格控制超載超限車輛上路行駛，避免水泥混凝土使用初期因車輛超載造成面板開(kāi)裂。

4? 結(jié)論

綜上所述，從優(yōu)化路基設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)及水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合、材料組成、接縫構(gòu)造和鋼筋配置等設(shè)計(jì);加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，采用大型機(jī)械化施工作業(yè);嚴(yán)格依法治超，禁止超載超限車輛通行等方面入手，預(yù)防和控制水泥混凝土早期病害發(fā)生，才能發(fā)揮水泥混凝土路面具有投資成本較低、使用壽命長(zhǎng)、低碳環(huán)保節(jié)能、承載能力大等優(yōu)勢(shì)，從而滿足我國(guó)交通運(yùn)輸發(fā)展和公路建設(shè)需要。

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