水泥混凝土路面裂縫的成因與防治

劉高波

摘要：文章首先對水泥混凝土路面裂縫進行了分類。然后對造成水泥混凝土路面裂縫的原因進行了分析。最后提出了其防治措施。

關鍵詞：水泥混凝土路面；裂縫；防治措施

中圖分類號：U214.1

文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145(2009)-02-0123-02

作為高等級路面的兩大類型的水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面，各有其優點和不足。水泥混凝土路面亦稱剛性路面，它包括普通混凝土路面、鋼筋混凝土路面、碾壓混凝土路面、鋼纖維混凝土路面和連續配筋混凝土路面等。與其他類型路面相比。混凝土路面具有以下優點：強度高，穩定性好。混凝土路面具有很高的抗壓強度和較高的抗彎拉強度，其水穩定性和熱穩定性均較好，特別是其強度能隨時間的延長而逐漸提高，不存在瀝青路面的那種老化現象。同時，耐磨、抗凍、耐化學腐蝕性較強，使用年限可達20～40年。隨著水泥混凝土路面修建技術的提高，修建規模的增大，水泥混凝土路面存在的問題也非常突出，主要的問題是破壞速度快。其中，水泥混凝土路面的主要破壞形式為裂縫，所有水泥混凝土路面的初期破壞形式都有裂縫，然后由裂縫發展成為其他的破壞形式。

一、水泥混凝土路面裂縫分類及常見現象

根據不同的分類，水泥混凝土路面裂縫可分為以下幾類：

1.按裂縫在厚度方向發生的程度分：表面裂縫和貫穿裂縫。

2.按裂縫發生的方向分：橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫和交叉裂縫。

3.按裂縫發生的時期分：早期裂縫和使用期裂縫。

4.按路面損壞類型分：角隅斷裂，縱向、橫向和斜向裂縫。破碎板或交叉裂縫。

5.按裂縫損壞程度分：輕微裂縫、中等裂縫、嚴重裂縫。

6.《公路水泥混凝土路面養護技術規范》中的分類

(1)平行或近于平行路面中心線的縱向裂縫；

(2)垂直或斜向路面中心線的橫向或斜向裂縫；

(3)從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m的角隅裂縫；

(4)兩條以上裂縫交叉，使折斷成3塊以上的交叉縫和斷裂板。

二、水泥混凝土路面裂縫的成因剖析

(一)內因

1.水泥的水化反應。水泥混凝土在拌和、運輸、攤鋪過程中水泥與水始終存在水化反應，水化反應使混凝土體積產生脹縮變形，如果混凝土不受外力約束，這種脹縮變形可自由進行。但混凝土在脹縮變形中，要受到其內部集料及外部邊界的約束，這就使混凝土自由脹縮變形受阻，其內部必然要產生相應的拉壓應力。由于混凝土導熱性能差，使表面與內部的脹縮變形不能同步，這樣相互制約的約束，也會產生拉壓應力。

2.水泥混凝土的干縮作用。水在水泥混凝土中，只有少部分參與水化反應，大部分被蒸發，使混凝土產生干縮變形。由于混凝土在凝結硬化期間，其內部的抗拉強度很小，由干縮變形產生的拉應力遠大于當時的抗拉強度，因而導致混凝土內部及蒸發產生裂縫。

(二)外因

1.混凝土品質不良。水泥選擇不當，骨料級配不合格，是造成混凝土品質不良的基本原因，水灰比與混凝土強度和干縮裂縫有直接關系，另外運輸條件差，混凝土拌和出場經過顛簸離析，品質下降，致使混凝土面板裂縫。

2.氣候的影響。

(1)高溫的影響。高溫照射下的混凝土集料，蘊涵著大量的熱能，使得混凝土入模溫度過高，加劇了已澆筑混凝土早期熱量的增加，進而影響混凝土內部應力應變的平衡，形成裂縫；

(2)溫差的影響。由于混凝土結構的熱傳導性較差，當外界氣溫變化較大時，將使混凝土表面溫度迅速變化，但混凝土內部的溫度仍處于原來的狀態，在混凝土內部形成較大的溫度梯度，混凝土的各部分處于不同的溫度狀態，由此產生的溫度變形當被混凝土內部結構約束阻礙時，會產生相當大的溫差應力，使混凝土路面產生裂縫。

3.切縫不及時，由于溫縮和干縮發生斷裂。切縫深度過淺，由于橫斷面沒有明顯消弱，應力沒有釋放，因而在臨近縮縫處產生新的收縮縫。

4.土基不均勻密實，產生不均勻下沉。

5.基層表面不平整，不能為面層提供平整的滑動面，增加了混凝土與基層之間的摩擦力，影響混凝土板的自由收縮，當摩擦力大于混凝土的抗拉應力時，就會產生斷裂。

6.施工工藝及施工安排造成的路面裂縫。

(1)混凝土攪拌不均勻，造成粗細集料聚積，混凝土凝結硬化過程中產生應力集中現象；

(2)混凝土振搗不均勻，尤其是人工澆筑振搗施工工藝。受人的主觀意識影響，過振、漏振現象難以避免，造成混凝土密實性不均，近面層砂漿厚度相差過大，極易形成區域性裂縫；

(3)人工及三軸混凝土攤鋪機施工時，提漿過厚，使得路面混凝土表層稀漿厚度過大，造成表面干縮裂縫。

7.初期養生不及時或不充分。由于表面水分不足，形成干縮裂縫。

8.在養生期過早通行施工車輛。由于混凝土早期強度低，過早受荷載，而導致裂縫。

三、水泥混凝土路面裂縫的防治措施

(一)縮小施工現場溫度差和濕度差，抑制收縮

1.合理地安排作業時間，盡量避免在中午氣溫高峰時間進行施工，盡可能地把施工時間安排在早上或傍晚。

2.高溫季節降低混凝土入倉溫度。水箱加蓋、水管掩埋，保證施工用水的溫度。必要時還要對碎石適當灑水降溫，以降低拌和物與周圍環境的溫度差。

3.縮短作業持續時間，把在烈日和旱風下作業的時間縮短到最短，無法避免時可設遮陽棚。

4.控制開始養生的時間及條件，保證混凝土養生齡期。在混凝土澆筑完成，收漿后即開始覆蓋灑水養生，施工中安排專人對新澆筑的混凝土面板進行看護，及時發現、及時進行抹面處理。同時要保證覆蓋物表面保持在濕潤狀態，一般養生齡期為7天。

5.因為大風對拌和物的水分蒸發量比高氣溫還要大，所以大風天氣應停止水泥混凝土路面的施工。如不可避免，則要采取必要的防風措施。

6.在施工水泥混凝土路面前，注意對基層的頂面進行整平及灑水潤濕。這樣可保證混凝土路面厚度均勻，受力和變形均勻，同時減少因基層干燥引起的混凝土路面過分失水。

(二)嚴格控制施工配合比。保證混凝土的自身強度

1.對集料的含泥量要進行嚴格的控制，特別是砂子中夾雜的泥團要篩出，涂裹黏土的碎石要清洗或剔除。

2.選用強度高、干縮小、耐磨性好以及抗凍性好的水泥。

3.控制好施工水灰比，嚴格按配合比投料，必要時摻入減水劑以降低單位用水量。

(三)及時進行割縫，誘導裂縫在接縫位置展開

及時及早鋸切橫縮縫，縫深必須嚴格達到設計要求深度，在縮裂發生前及早形成弱斷面。需要時還可以考慮在橫縮縫位置的混凝土板底部加設誘導裂縫的木塊，使弱斷面效應更加顯著。

四、結論

混凝土產生裂縫是很多因素綜合作用的結果，其裂縫會影響混凝土路面的使用性能與使用質量。混凝土路面裂縫是不可避免的，但了解掌握路面產生裂縫的原因，并依此指導施工生產，在施工中采取積極有效的措施可預防混凝土早期裂縫的發生。