試述水泥砼路面裂縫的產(chǎn)生與預(yù)防

摘要：路面裂縫的因素是很多的，只要施工中不謹(jǐn)慎隨時(shí)都可以出現(xiàn)面板的各種裂縫。當(dāng)混凝土面板的抗拉、抗折強(qiáng)度低于混凝土的收縮和翹曲應(yīng)力時(shí)，裂縫就會(huì)產(chǎn)生，而隨著時(shí)間、氣溫變化、雨水滲入及行車作用，會(huì)最終導(dǎo)致全部路面的破壞，目前尚無(wú)理想的修補(bǔ)方法。對(duì)裂縫嚴(yán)重的面板只有鏟掉重澆新板，在澆注前應(yīng)在相鄰板的接觸面處鉆孔埋設(shè)傳力桿。面板裂縫輕微且不再發(fā)展的，可以采取修補(bǔ)。修補(bǔ)工作不但費(fèi)工費(fèi)料，外觀難看，而且工藝繁雜，使用效果也不及原有的整體板。為此，施工過(guò)程中要嚴(yán)格管理，精心組織，最大限度地降低裂縫的產(chǎn)生。如何減少施工早期裂縫，防止使用期間路面裂縫，提高水泥砼路面的使用壽命是大家共同關(guān)注的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：水泥砼路面 接縫 施工

水泥砼路面具有剛度大、承載力強(qiáng)、耐久性能好、可就地取材、建設(shè)使用經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn)。近些年來(lái)，隨著水泥砼路面滑模攤鋪技術(shù)的日益成熟，路面機(jī)械化施工程度提高，路面平整度等質(zhì)量指標(biāo)也大幅度提高。因此，它廣泛應(yīng)用于國(guó)道、省道等高等級(jí)路面，但隨著高速公路水泥砼路面修建數(shù)量的逐年增多，在建設(shè)和使用過(guò)程中也出現(xiàn)不少問(wèn)題，水泥砼路面的裂縫就是其中之一。

一、路面裂縫的成因

（一）內(nèi)部因素

1、行車荷載破壞：根據(jù)剛性路面設(shè)計(jì)規(guī)范，我們知道路面應(yīng)力計(jì)算假定最不利作用荷載位置在板中央、板角和板邊緣中間位置，因此，因行車荷載反復(fù)作用造成的裂縫主要集中在板底面和邊線中間、及四角上面450斜線位置。

2、溫度應(yīng)力：水泥砼具有熱脹冷縮性質(zhì)，路面板白天表面溫度高，晚上底面溫度高，上下面溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致，形成拉應(yīng)力，長(zhǎng)期作用下形成裂縫。

3、化學(xué)作用：水泥通過(guò)水化作用形成強(qiáng)度，在硬化過(guò)程中釋放大量熱能。在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度每上升100C路面板每米膨脹0.01mm。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)證明，水泥水化過(guò)程中的熱能釋放是變化的，初始較緩慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12小時(shí)的水化熱溫度可達(dá)800C，使砼內(nèi)部產(chǎn)生顯著的體積膨脹，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過(guò)砼當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，板塊就會(huì)產(chǎn)生橫向或縱向裂縫。

4、堿骨料反應(yīng)：砼中的骨料約束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；有些水泥在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些過(guò)燒的CaO和MgO，它們的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體膨脹、開(kāi)裂甚至出現(xiàn)網(wǎng)裂。

5、干縮裂縫：水泥硬化過(guò)程中，水份散失的同時(shí)，水泥漿體收縮，當(dāng)收縮變形與砼本身的抗拉應(yīng)變和徐變應(yīng)變不相適應(yīng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因有砼的單位用水量、骨料粒徑、細(xì)粒料含量等諸多因素，但主要是單位用水量。

（二）外部因素

1、切縫不及時(shí)：主要表現(xiàn)為施工中切縫時(shí)間難以控制，切縫不及時(shí)，溫度應(yīng)力大于相應(yīng)時(shí)間路面抗拆強(qiáng)度，導(dǎo)致路面出現(xiàn)橫向裂縫。

2、計(jì)量不準(zhǔn)：現(xiàn)在高速公路施工中的砼攪拌一般都采用電子計(jì)量的大型拌和站，各種材料的稱量精度都有保證。但是，如果施工經(jīng)驗(yàn)不足，不根據(jù)施工環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整施工配合比。在加水量的控制上，死搬設(shè)計(jì)配合比，沒(méi)有根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力、溫度、運(yùn)輸距離等因素及時(shí)調(diào)整，致使施工水灰比時(shí)大時(shí)小，形成砼強(qiáng)度的差異，使早期裂縫機(jī)率增大。

3、外加劑因素：砼路面施工中一定要摻加外加劑，但如果摻加了不合格的外加劑，砼就會(huì)出現(xiàn)早凝、慢凝、離析、有害物等問(wèn)題，直接影響砼的質(zhì)量。

4、運(yùn)輸?shù)挠绊懀哼\(yùn)輸距離、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使砼在運(yùn)輸途中發(fā)生“離析”、造成施工和易性差，影響振搗效果，導(dǎo)致砼板塊發(fā)生早期裂縫的概率大大增加。

5、漏振或振動(dòng)不夠：攤鋪機(jī)施工過(guò)程中振動(dòng)器損壞還繼續(xù)施工，使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的強(qiáng)度，使路面發(fā)生裂縫或斷板。

6、氣溫變化：施工中有時(shí)氣溫突然變高或變低，甚至輔以刮大風(fēng)，造成砼中水份失去過(guò)快，形成表面網(wǎng)裂。汕梅高速公路K96+250處，因中午氣溫過(guò)高，施工時(shí)未采用防護(hù)措施，路面攤鋪過(guò)后不到4小時(shí)就發(fā)生連續(xù)11塊路面板網(wǎng)裂；K93+420處施工時(shí)下午刮大風(fēng)，在路面成型后2個(gè)小時(shí)就有兩處網(wǎng)裂。如果施工期間夜間有寒流，不采取加蓋保溫措施的話，那么第二天肯定有斷板。

7、養(yǎng)生不及時(shí)、不充分：砼中硬化過(guò)程中失去的水分未能得到及時(shí)補(bǔ)充，使砼產(chǎn)生干縮變形發(fā)生早期裂縫。

8、基層問(wèn)題：基層塑性變形量過(guò)大，使水分浸入基層，反復(fù)作用就會(huì)使底板出現(xiàn)脫空現(xiàn)象而促成水泥砼路面裂縫、斷板。

9、路基問(wèn)題：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；橋頭沉降；軟基處理不徹底等諸因素導(dǎo)致不均勻沉降。經(jīng)行車荷載反復(fù)作用，導(dǎo)致砼板裂縫、斷板。

10、養(yǎng)護(hù)問(wèn)題：表現(xiàn)在排水不暢、地下水位上升致路基承載力下降而破壞路面；

二、水泥混凝土路面裂縫的預(yù)防措施

1、提高混凝土本身的性能水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于混凝土的極限拉伸應(yīng)變值太小，不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應(yīng)變值或抗拉強(qiáng)度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：

（1）混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強(qiáng)度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用m2C30、C35較高標(biāo)號(hào)的混凝土。

（2）采用碎石配制混凝土。因?yàn)椴捎盟槭渲频幕炷恋臉O限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。

（3）控制混凝土骨料的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料配制混凝土?xí)r，可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規(guī)范》中限制骨料最大粒徑在一般公路中不超過(guò)40mm，在高等級(jí)公路中不超過(guò)35mm，甚至限制在25mm以下。

2、提高基層施工質(zhì)量水泥混凝土路面基層應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較高密實(shí)度和較好的水穩(wěn)性。因此，在路基施工中，應(yīng)嚴(yán)格按施工操作規(guī)程進(jìn)行，做到分層填筑、分層碾壓、分層測(cè)試。每層的壓實(shí)厚度、壓實(shí)度、平整度及路拱都要滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。

3、提高混凝土施工質(zhì)量

（1）為了防止混凝土路面產(chǎn)生表層裂縫，一是在配制混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇合適的集料級(jí)配和砂率；二要在混凝土路面澆注后及時(shí)用潮濕材料覆蓋，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。

（2）及時(shí)切縫很重要。實(shí)踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時(shí)間對(duì)保證混凝土的整體質(zhì)量有很大關(guān)系，切縫遲了，由于大面積混凝土約束會(huì)出現(xiàn)裂縫，擴(kuò)展后形成斷板。一般混凝土的切縫時(shí)間是在拆模后12h左右（可以根據(jù)氣溫的高低適當(dāng)調(diào)整切縫時(shí)間）。

（3）加適當(dāng)?shù)耐饧觿Ｒ话銇?lái)說(shuō)，加減水劑可以減少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發(fā)速度，減少混凝土的收縮值。

（4）模板需涂脫模劑，使混凝土與模板之間形成一層薄膜，減少混凝土與模板間的粘結(jié)作用。這樣不易產(chǎn)生裂縫，也便于拆模。另外，在澆注混凝土路面時(shí)，要將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

由于設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中存在的某些不足，也由于混凝土內(nèi)在原因及溫度變形、濕度變化、地基不均勻沉陷變形的影響，在水泥混凝土路面上難免發(fā)生各種類型的裂縫。但只要嚴(yán)格執(zhí)行施工操作規(guī)程和技術(shù)要求，在施工中切實(shí)抓好基層強(qiáng)度、混凝土的配和比設(shè)計(jì)、施工工藝、切縫時(shí)間和深度、混凝土的養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)改善混凝土的質(zhì)量和路面結(jié)構(gòu)并采取有效的澆注后的防治措施，水泥混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。