水泥混凝土路面裂縫成因探析

【摘 要】文章針對目前水泥混凝土路面產生裂縫的原因，從設計、施工以及后期的養護、使用等幾個方面分析，總結原因，尋找差距，從而采取有效措施，杜絕和減少類似現象的發生，以全面提高水泥混凝土路面的質量，延長使用壽命，提高使用效益。

【關鍵詞】路面裂縫；極限強度；應力集中；收縮量；溫度裂縫

1. 引言

水泥混凝土是由膠凝材料，粗、細集料，水和外加劑（必要時加入）按比例配制，拌和均勻，硬化后形成的人造石料。因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、養護費用低等特點，成為當前建筑結構中最廣泛的建筑材料。但混凝土的缺點是抗折、抗拉強底很低，容易開裂。

2. 路面厚度設計問題

路面厚度設計的依據是設計年限內的累次當量軸交，而現實中，路面承受的當量軸次遠遠大于設計的當量軸次，造成水泥混凝土路面在短期內發生裂縫。

3. 路基、基層的影響

（1）基層平整度差，導致混凝土面層厚度不均勻，在行車載荷下及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中，當應超過極限強度時，便產生裂縫。

（2）路基承載不足，壓實度不夠或路面強度不足，沉降量過大，混凝土受彎產生裂縫。

（3）半填半挖路段或老路段拓寬，填挖交接處或新舊結合處，處理不好，引起沉降不均勻，導致混凝土產生裂縫。

4. 水泥混凝土質量的影響

（1）不同強度等級及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣形成裂縫。

（2）集料質量的影響。集料中的雜質含量直接影響混凝土的質量，并影響水泥的膠結力，延緩水泥硬化，對路面的塑性收縮和干縮變形影響很大。根據規范規定：粗骨料含泥量不超過1%，砂含泥量不超過3%。

（3）拌和質量的影響。拌和時間過短，則拌和不均勻，造成面層強度相差過大，硬化時間及收縮量不同，從而導致裂縫產生；拌和時間過長，則容易導致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。

（4）振搗質量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作下產生應力集中而導致裂縫；振搗過量，則粗集料下沉，混凝土離析，影響其強度。

（5）水灰比控制不嚴。混凝土中的拌和水分為自由水和化合水兩部分。化合水的作用是使水泥水解和水化：其余的皆為自由水，它是為了滿足操作的要求。自由水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發，使混凝土內部形成空隙。水灰比偏大，則密實度降低，強度降低；水灰度偏小，則和易性差，影響施工，難以振搗密實，強度降低。

（6）計量不準確。混凝土配合比根據它的強度、耐久性、耐磨性、和易性來確定。配合比不準確將影響砂石材料的級配，混凝土的密實度就難以保證。

（7）養護的影響。混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。因此，一定要加強混凝土的早期養護，在表面收漿后應盡快予以覆蓋和灑水養護。同時必須保證養護的時間，實際養護天數根據混凝土強度增長情況而定，一般宜為14～21d。

5. 橫向縮縫質量的影響

設置橫向縮縫是為了減小收縮應力和翹曲應力。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環節，如不加強控制，極易引發裂縫。

（1）切割時間。當混凝土達到設計強度的25%~30%時，應采用切縫機進行切割。切縫太早，粗集料會從砂漿中跳脫；切縫太晚，產生的拉應力值大于混凝土容許值，混凝土板就會開裂。氣溫高，混凝土強度增長快，切割時間要提早。溫差大，切割時間也要提早。切縫時間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機，宜采用機型小、轉速快、振動小的，在混凝土澆筑幾小時內即可切割。

（2）切割深度。切縫深度應控制為板厚的1/4~1/5。切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證；切得太淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，面層上會產生不規則裂縫。

（3）灌縫料。灌縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現問題。灌縫料質量欠佳時造成溫度高時被車輪撕裂，溫度底時脆裂；灌縫不良會造成雨水下滲，影響中面使用質量。目前，灌縫材料較好的有改性瀝青、聚氨脂等。

6. 拉桿和傳力桿的影響

脹縫傳力桿的質量控制主要有兩點：一是傳力桿的一端應涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土析伸縮時，傳力桿對混凝土板產生壓應力，引起混凝土板拉裂。

（1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應用圓鋼，且一半涂瀝青，允許滑動。在實施應用中，施工單位為圖方便，經常使用螺紋鋼，且不涂瀝青。由于施工縫兩邊混凝土澆筑時間不同，凝結過程中產生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，從而形成薄弱環節。當混凝土板在荷載或自然因素作用下產生收縮，則在此薄弱環節處產生裂縫。

（2）縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應設置拉桿。拉桿應用螺紋鋼，長度達到設計要求，以保證其與混凝土間的黏結力，并且拉桿的直徑與間距也應得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時，縱縫被拉開而形成裂縫。

7. 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生彎形。若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要的是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。

8. 過早開放交通

開放交通過早，混凝土的強度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產生裂縫。

9. 結語

綜上所述，水泥混凝土路面裂縫成因，不僅與設計、施工等路面形成前的環節有關，而且與路面形成后的作用、養護等聯系緊密。因此，要避免水泥混凝土路面開裂這一質量通病，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業規范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑疾一定會得到根治。

參考文獻

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