市政道路水泥砼路面裂縫的防控策略探討

黃素云

摘 要 水泥砼路面的開裂問題歷來是影響市政道路人車通行舒適性以及道路使用壽命的關(guān)鍵所在，而致使水泥砼路面易出現(xiàn)開裂問題的成因眾多且較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工把控不嚴(yán)、維養(yǎng)不到位以及外部超荷、自然環(huán)境等諸多因素均是致使開裂的誘因，因此，全面剖析裂縫成因并從源頭抓起，多舉措切實(shí)做好裂縫的防控，極為關(guān)鍵。本文結(jié)合筆者多方調(diào)研與切身經(jīng)驗(yàn)，首先就市政道路水泥砼路面裂縫的諸多所致成因予以了全面剖析，然后針對(duì)性地探討了相應(yīng)的有效防控策略，供市政建設(shè)同人借鑒參考。

關(guān)鍵詞 水泥砼路面;裂縫成因;防控策略

1市政道路水泥砼路面裂縫的所致成因

裂縫是砼工程中常見的缺陷，按砼形成裂縫時(shí)是否承受荷載，可以將砼裂縫的基本成因分為非荷載裂縫與荷載裂縫兩大類。其中，非荷載裂縫主要分為收縮裂縫、溫度裂縫、塑性裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、施工導(dǎo)致的裂縫等;荷載裂縫主要分為結(jié)構(gòu)裂縫、基礎(chǔ)沉降裂縫等[1]。水泥砼路面裂縫的形成在很多情況下并非單一原因所造成，很可能為多種原因疊加、多種要素綜合作用的結(jié)果。

（1）溫度裂縫。溫度裂縫可以分成表面裂紋、貫穿裂縫和深度裂縫，表面裂縫通常呈無規(guī)律狀態(tài)，而貫穿裂縫和深度裂縫的展開往往沿道路砼路面主鋼筋方向延伸或大致保持平行。從時(shí)間上看，溫度原因造成的表面裂縫一般于砼澆筑后的1～2天內(nèi)出現(xiàn)，而貫穿裂縫和深度裂縫的出現(xiàn)通常發(fā)生在砼澆筑后21天左右。

1）內(nèi)外溫差導(dǎo)致的裂縫。砼路面溫度裂縫的形成主要是砼澆筑與硬化過程中，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，使砼內(nèi)部熱量驟升，而砼表面散熱快、內(nèi)部散熱慢，就形成了內(nèi)外溫差，溫差達(dá)到一定程度后就產(chǎn)生溫度應(yīng)力。砼初凝時(shí)強(qiáng)度較小，當(dāng)砼的溫度應(yīng)力超過砼的強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致裂縫逐漸產(chǎn)生。由于水泥的水化反應(yīng)與砼的配合比具有密切關(guān)系，一般使用水泥過多時(shí)，水化反應(yīng)趨強(qiáng)，所以必須科學(xué)調(diào)整好配合比，水泥、粉煤灰、石渣、砂子、外加劑各占適當(dāng)比例。要注意砼澆筑后約5天水化熱溫度將達(dá)最大值，此后隨齡期的增長(zhǎng)砼的彈性模量也逐漸增加，砼約束更大，砼內(nèi)拉應(yīng)力更強(qiáng)，當(dāng)其大于砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生[2]。

2）環(huán)境溫度導(dǎo)致的裂縫。由于天氣溫度變化的影響（如白天熱晚上涼），砼的不同部分因熱脹冷縮不均勻形成表面拉應(yīng)力，該應(yīng)力超過砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)也會(huì)產(chǎn)生裂縫。所以，夏天施工后要特別注意砼的保濕養(yǎng)護(hù)，而在冬天的施工中要注意不能過早撤除保溫養(yǎng)護(hù)，避免夏天高溫、冬天寒冷對(duì)砼的早期侵害，有效防止溫度裂縫發(fā)生。

（2）收縮裂縫。收縮裂縫是由砼自身的濕度變化所引起的，多為表面裂縫且裂縫小、雜亂無規(guī)律，在砼道路施工中這類裂縫比較常見，它對(duì)道路的承載能力影響較小，但對(duì)道路的表面觀感以及使用的耐久性則有較大影響。該類裂縫是由于砼凝固硬化時(shí)表面濕度變化很大，即在硬化過程中環(huán)境溫度高，砼表面的水分會(huì)很快蒸發(fā)，砼內(nèi)的水分散失過大，在砼內(nèi)就會(huì)形成很多毛細(xì)孔、空隙甚至孔洞，毛細(xì)孔負(fù)壓對(duì)孔壁產(chǎn)生拉應(yīng)力而導(dǎo)致砼收縮，這種收縮為干燥收縮。與此同時(shí)，砼內(nèi)濕度通常比砼表面濕度要低，在砼養(yǎng)護(hù)期間若外界補(bǔ)充水的速度慢于砼內(nèi)水化熱的耗水速度，砼內(nèi)會(huì)加快自干燥，砼體積過快收縮而形成裂縫。砼的這種自身收縮與水泥品種、骨料粒徑、水灰比、用水量等因素有關(guān)，水泥強(qiáng)度高用量多、骨料粒徑小用量少、水灰比大，會(huì)使砼內(nèi)發(fā)熱量大，砼表面失水快，砼收縮加快，就容易導(dǎo)致收縮裂縫的產(chǎn)生。砼澆筑時(shí)振搗是否充分密實(shí)、砼初凝后養(yǎng)護(hù)是否規(guī)范到位，對(duì)收縮裂縫的形成也具有很大影響。

（3）沉降裂縫。如果道路地基發(fā)生不均勻沉降，部分路面就會(huì)懸空而失去地基支撐，從而使砼內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)該附加應(yīng)力大于砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)在路面的薄弱處形成一些沉降裂縫。地基沉降越厲害，沉降裂縫就越大，其基本原因在于地質(zhì)勘探不足、勘測(cè)精度不夠、地質(zhì)情況掌握不全面或地基條件發(fā)生改變、試驗(yàn)資料出錯(cuò)、結(jié)構(gòu)荷載偏差大等造成。此外一些砼路面建在軟弱地基或填土構(gòu)筑的地基上，這類地基的不同部分壓縮性能存在較大差異，從而使得道路地基發(fā)生不均勻沉降的可能性大大提高。

（4）荷載裂縫。荷載裂縫是由各種外部荷載對(duì)砼道路直接或間接作用引起的裂縫，其包括外部負(fù)荷和二次應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的裂縫。因外部荷載直接造成的裂縫稱為直接應(yīng)力裂縫，而相對(duì)應(yīng)的次應(yīng)力裂縫則是由裂紋二次應(yīng)力負(fù)荷所造成的。此類裂縫多發(fā)于受拉區(qū)段或震動(dòng)多發(fā)部位，負(fù)荷的特性不同，裂縫的表現(xiàn)特點(diǎn)也不同，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的應(yīng)力模式形成的砼道路的裂紋主要呈中心受壓、彎曲、剪切等特點(diǎn)?？偟膩碚f在道路的設(shè)計(jì)階段鋼筋數(shù)量設(shè)置不夠，或者鋼筋排布不合理，造成道路的結(jié)構(gòu)剛度不足就容易形成裂縫，而在道路開通使用后，車輛嚴(yán)重過載，遠(yuǎn)超道路荷載設(shè)計(jì)值，長(zhǎng)此以往也容易造成道路裂縫，還有自然災(zāi)害如地震、泥石流等也會(huì)導(dǎo)致砼路面形成荷載裂縫。

（5）施工裂縫。澆筑砼路面時(shí)若施工工藝不夠科學(xué)合理，工程質(zhì)量低，就容易導(dǎo)致各種裂縫的產(chǎn)生。因施工工藝失當(dāng)造成裂縫的情況主要有：①砼路面澆筑時(shí)振搗不充分、不密實(shí)，混凝土出現(xiàn)分層離析，強(qiáng)度不均勻，或者出現(xiàn)麻面、蜂窩、空洞，硬化時(shí)出現(xiàn)收縮裂縫或成為其他荷載裂縫的起源點(diǎn)。②砼澆筑時(shí)間掌握不好，砼運(yùn)輸時(shí)間或等待施工時(shí)間過長(zhǎng)，水分蒸發(fā)過快過多，會(huì)導(dǎo)致砼的坍落度較設(shè)計(jì)值低，澆筑后容易出現(xiàn)裂縫。③由于停電、停工待料、機(jī)械故障、運(yùn)輸受阻等原因使得砼澆筑中斷，繼續(xù)澆筑時(shí)未作施工縫處理，前后澆筑的砼收縮不一致，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。④保養(yǎng)不及時(shí)或保養(yǎng)方式不當(dāng)，特別是夏天高溫下沒有及時(shí)覆蓋保養(yǎng)、淋水次數(shù)少，沒有專人養(yǎng)護(hù)。⑤對(duì)砼路面切縫不夠及時(shí)，或切縫深度過大，造成砼內(nèi)應(yīng)力集中，在砼路面的薄弱處就會(huì)形成貫穿裂縫。

2市政道路水泥砼路面裂縫的防控策略

2.1 溫度裂縫的防控

（1）改善砼配比，盡量減少砼內(nèi)水化熱的量值。砼的內(nèi)部溫度與砼的施工厚度、所使用的水泥品種及用量、粉煤灰的摻入量等有密切關(guān)系，控制溫度裂縫最根本的就是要根據(jù)水化熱產(chǎn)生的機(jī)理設(shè)法控制好砼的配合比，尤其是控制好水泥的品種和用量。為此，應(yīng)優(yōu)先選擇低熱硅酸鹽水泥，在確保砼的強(qiáng)度和坍落度的前提下，適當(dāng)摻加粉煤灰和外加劑，從而有效降低水化熱，避免水化熱而導(dǎo)致的溫差裂縫。粉煤灰的作用在于減少水泥的用量，而外加劑的作用在于減少用水量，提升砼的強(qiáng)度，同時(shí)壓低水化熱，延緩砼放熱高峰出現(xiàn)的時(shí)間，進(jìn)而預(yù)防溫度裂縫的出現(xiàn)。

（2）做好砼養(yǎng)護(hù)，科學(xué)控制砼內(nèi)外溫度差。實(shí)踐證明，砼內(nèi)溫度小于65℃，且內(nèi)外溫差不大于20℃時(shí)，砼一般不會(huì)出現(xiàn)溫差裂縫[3]。所以，水泥砼路面澆筑后要特別注意進(jìn)行覆蓋保溫，派專人切實(shí)做好砼的養(yǎng)護(hù)工作，并按規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)足夠的時(shí)間。

2.2 收縮裂縫的防控

（1）科學(xué)設(shè)計(jì)砼配比。關(guān)鍵在于控制水泥用量，避免多用，同時(shí)適當(dāng)提高大粒徑骨料的用量，摻加減水劑，減少拌和水，降低水灰比。適當(dāng)增加粗骨料的用量，可以使水泥用量減少，并提高砼的密實(shí)度，從而有效降低砼的收縮量，規(guī)避收縮裂縫的生成。

（2）適當(dāng)摻加膨脹劑，使砼收縮時(shí)的拉應(yīng)力得到相應(yīng)抵償，以降低砼收縮裂縫產(chǎn)生的可能性。但要注意，膨脹劑摻加時(shí)必須攪拌均勻，不然局部膨脹過大也會(huì)造成砼開裂。

（3）及時(shí)養(yǎng)護(hù)，避免砼表面水分蒸發(fā)過快，減緩砼干燥的速率，防止砼表面失水太多太快而產(chǎn)生干裂。

2.3 沉降裂縫的防控

沉降裂縫預(yù)防的關(guān)鍵是做好道路地基的處理，主要應(yīng)抓好路基填料選擇、填土厚度確定、機(jī)器壓實(shí)處理、軟土地基加固、排水措施等幾個(gè)方面，良好的地基狀況可以有效防止道路沉降導(dǎo)致的裂縫。

2.4 荷載裂縫的防控

（1）設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)道路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力狀況作全面了解，采取符合實(shí)際受力狀況的計(jì)算模型，多種方法計(jì)算比較，力使結(jié)構(gòu)力計(jì)算準(zhǔn)確，減少誤差。道路設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免結(jié)構(gòu)突變的情況，并配置數(shù)量足夠，排布合理的鋼筋。

（2）要熟讀圖紙，嚴(yán)格按圖紙規(guī)范施工。對(duì)施工機(jī)具要加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁亂堆亂放。砼路面澆筑時(shí)須按伸縮縫設(shè)置要求進(jìn)行分塊，每個(gè)分塊應(yīng)合理布筋。

（3）在道路砼結(jié)構(gòu)突變處（如開洞、開槽處）要埋設(shè)數(shù)量足夠的防裂鋼筋，增強(qiáng)砼的抗拉能力。

（4）道路開通使用后，嚴(yán)格車輛管理，嚴(yán)禁超載，并做好道路的養(yǎng)護(hù)維修。

2.5 施工裂縫的防控

①砼澆筑時(shí)振搗要充分、均勻、密實(shí)。②嚴(yán)格管控砼運(yùn)輸、等待、澆筑的時(shí)間，避免水分過快蒸發(fā)。③砼澆筑后要及時(shí)覆蓋，專人養(yǎng)護(hù)，保濕保溫，減少砼內(nèi)外溫差，延緩砼干燥時(shí)間，以降低裂縫出現(xiàn)的概率。④砼的強(qiáng)度未達(dá)設(shè)計(jì)要求指標(biāo)時(shí)不能拆模，避免砼路面過早受到外力作用而開裂，拆模作業(yè)要遵循規(guī)范。

3結(jié)束語

致使水泥砼路面出現(xiàn)裂縫問題通常為多種因素疊加、共同作用所致，產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，須全面防治。對(duì)此，相應(yīng)設(shè)計(jì)、施工、維養(yǎng)人員務(wù)須從設(shè)計(jì)至施工，乃至后期維養(yǎng)全程之中始終對(duì)其給予高度重視，嚴(yán)格把關(guān)，注重細(xì)節(jié)，確保設(shè)計(jì)合理、施工質(zhì)量?jī)?yōu)良、維養(yǎng)處治到位，竭力規(guī)避水泥砼路面出現(xiàn)開裂問題。

參考文獻(xiàn)

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