水泥混凝土路面裂縫產生的原因及預防措施

張 穎 衛曉光

（洛陽市路星公路工程監理有限責任公司 洛陽 471000）

水泥混凝土路面是我國高等級公路路面的主要形式之一，具有剛度大、承載力強、耐久性能好、可就地取材、建設使用經濟等諸多優點，在我國公路網構成中占有很大比重，廣泛應用于國道、省道等高等級路面。隨著公路水泥混凝土路面修建數量的逐年增多，在建設和使用過程中也出現了不少問題，水泥混凝土路面的裂縫就是其中之一。如何減少和預防路面裂縫，提高水泥混凝土路面的使用壽命是大家共同關注的問題。本文從水泥混凝土路面裂縫產生的原因入手，分析了預防路面裂縫的措施及方法。

1 水泥混凝土路面裂縫產生的內在原因

1.1 由于沉降而產生的裂縫

在混凝土硬化前，尚處于塑性狀態，水泥和骨料由于材料的密度不同而發生自然沉降，內部自由水析出，引起沉降收縮裂紋。產生沉降裂縫主要原因是混凝土澆筑后，水泥和骨料在下沉階段，如受到鋼筋和其他埋件的局部阻礙、模板移動、基礎沉降，使該處混凝土產生拉應力和剪應力時，該處就會產生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1～3h產生，屬硬化前裂縫。如裂縫出現后迅速進行處理，采用二次抹面，重新加壓抹平，使裂縫閉合，可達到較好效果。

1.2 由于干縮而產生的裂縫

水泥混凝土澆筑后，在硬化的過程中，由于水分在空氣中蒸發及凝膠體失水而緊縮，隨著混凝土幾何體積的收縮產生拉應力，當拉應力大于當時混凝土的抗拉強度時，便會產生混凝土干縮裂縫。裂縫的主要特征是：表面開裂，走向縱橫交錯，沒有一定規律；形似龜紋，縫寬和長度都很小，與發絲相似。

引起干縮裂縫的因素主要有：

（1）水泥中的硅酸二鈣可產生很多肢體，它在干濕作用下，體積變化很大。水泥中的鋁酸三鈣水化時需大量的水，養護過程中膨脹值大，干燥時收縮亦大。這兩種物質含量大時干縮性亦大。

（2）在冬季或夏季施工時，由于養護不及時，造成混凝土表面水分蒸發速度過快，超過了泌水速度而產生干縮裂縫。

（3）骨料的大小和級配也與干縮值有密切關系。級配良好時，空隙率小，砂漿含量減少，收縮值相對減少。如果砂率過大，石料含泥量過多，則會使混凝土過量收縮而產生裂縫。

1.3 由于溫度應力而產生的裂縫

水泥混凝土具有熱脹冷縮的性質，由于水泥水化作用是伴隨發熱的化學反應，所以在硬化的過程中釋放大量熱能，使內部溫度不斷上升。混凝土路面板的內部溫度增高，使內部混凝土產生顯著的體積膨脹，經參考有關實測資料，在通常溫度范圍內，混凝土溫度上升1℃，每米膨脹0.01 mm。這種溫度變形，對大面積混凝土板塊極為不利。而板面混凝土隨著晚上氣溫降低，濕水養護而冷卻收縮。內部膨脹與外部收縮互相制約，產生很大的拉應力，而外部混凝土所受拉應力一旦超過混凝土當時的極限抗拉強度時，板塊就會產生裂縫。

1.4 由于材料不良引起的裂縫

（1）水泥安定性不良引起的裂縫。水泥熟料如鍛燒不充分，會產生較多的游離氧化鈣，因它的水化過程很慢，導致水泥己凝結硬化后繼續水化而產生體積膨脹的體積變化不均勻現象，使路面出現龜裂、斷板等。還有氧化鎂及石膏的后果與氧化鈣類似。

為防止水泥安定性不良引起的裂縫，應加強檢驗，并選用低堿性水泥。

（2）“堿－骨料”反應引起的裂縫。集料中的活性二氧化硅與水泥中堿性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會產生化學反應，并在集料表面生成一種堿－硅酸凝膠體，這種凝膠體吸水后體積產生膨脹，使混凝土結構破壞，出現較深的網裂，這就是“堿－骨料”反應。

為降低“堿－骨料”反應，應選用低堿水泥和非活性集料。新出廠的水泥不能立即使用，因新出廠的水泥溫度較高，且游離氧化鈣等還沒有完全消解。

2 水泥混凝土路面裂縫產生的外在原因

2.1 由于基層原因而產生的裂縫

目前，水泥混凝土路面基層采用的結構形式以水泥碎（礫）石穩定基層為主，因溫度應力及其他因素的影響，基層澆筑好后，在一定范圍內會自然斷裂，由于基層的裂縫沒有進行及時處理而反射到面層，使面層斷裂。

2.2 施工不當引起的裂縫

施工裂縫主要是指由施工因素產生的裂縫。

（1）計量不準。集中表現在加水憑經驗，水灰比時大時小，致使混凝土形成強度的差異，使早期裂縫機率增大。

（2）運輸的影響。運輸距離、時間過長，使混凝土在運輸過程中發生“離析”，造成施工和易性差，影響振搗效果，導致混凝土板塊早期裂縫的概率大大增加。

（3）振搗不夠，拆摸過早，因而引起混凝土表面和邊部開裂。

（4）混凝土養生問題。養生的目的是防止水分快速蒸發，使混凝土產生干縮變形發生早期烈縫，若操之過急則混凝土路面早期裂縫的機率將增大。

（5）切縫不及時。主要表現在施工中切縫時間難以控制，切縫不及時，導致路面出現橫向裂縫。

施工裂縫的產生，在很大程度上是施工管理問題，只要嚴格執行施工技術操作規程，因施工不當因素產生的裂縫是完全可以避免的。

3 水泥混凝土路面裂縫的防治措施

水泥混凝土路面由于各種原因出現裂縫后，若不及時采取措施，隨著時間、氣溫變化、雨水滲入及行車作用，會最終導致全部路面的破壞。而水泥混凝土路面的修補工作不但費時費料，外觀難看，而且工藝繁雜，費用較大，所以對水泥混凝土路面的裂縫應以預防為主，針對水泥混凝土路面裂縫產生的原因，采取正確的方法予以防范，預防和減少路面裂縫的出現，提高水泥混凝土路面的使用壽命。現分述如下。

3.1 沉降裂縫問題

沉降是混凝土的特性之一，完全避免是不可能的。沉降量與單位用水量成正比，即單位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。為防止和減少沉降裂縫，應從以下3方面著手。

（1）在保證混凝土和易性的條件下，降低混凝土的單位用水量，使用干硬性混凝土。

（2）選擇在沉降結束以前快速硬化，而又不失去粘結力的水泥和外加劑。

（3）施工良好振搗，消除因泌水產生的水膜而減少混凝土沉降。

3.2 干縮裂縫問題

為防止干縮裂縫產生，首要任務是消除一切可能誘導“干裂”產生的因素。根據多年的實踐證明：水泥標號越高，收縮越大；級配骨料粒徑越小，收縮越大，產生干縮裂縫的機會就越大。預防措施主要應從以下3方面入手。

（1）根據不同的氣候條件，選用合理級配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等，從減少干縮率來防止干縮裂縫。

（2）嚴格施工管理，防止水分過量蒸發，搗筑后，及時采用涼棚或其它遮蓋物，將混凝土覆蓋起來，避免風吹干燥，日光直接照射；進入養護期后，注意養生。

（3）不同外加劑及劑量，對混凝土干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應對干縮率進行試驗，然后再確定是否摻配和摻配量。

3.3 溫度裂縫問題

對于溫度裂縫，應該樹立以防為主的思想。主要預防措施主要有以下3點。

（1）混凝土單位骨料用量愈大，其熱膨脹系數愈小；水泥漿含量愈多，則混凝土膨脹系數愈大。因此，合理選擇級配，采用水化熱較低水泥，減少水泥及用水量，降低混凝土膨脹值，是防止溫度裂縫的主要途徑。

（2）施工管理中，應注意人工降溫措施，對表層混凝土采取保溫保濕防護措施，減少溫度變形。

（3）對于大面積混凝土路面施工，應該做到及時鋸縫，這是防止溫度裂縫的有效措施。

3.4 反射裂縫問題

為防止因基層原因而產生的反射裂縫，在面板鋪筑前，應對基層進行全面的破損檢查，當基層產生縱、橫向斷裂時，應采取有效措施進行徹底修復。

（1）所有擠碎、隆起基層應清除，并使用相同的基層料重鋪，同時設脹縫板橫向隔開，脹縫板應與路面脹縫或縮縫上下對齊。

（2）當基層產生非擴展性溫縮、干縮裂縫時，應灌瀝青封防水，還應在裂縫上粘貼土工布或土工織物。

4 結語

水泥混凝土路面裂縫的產生是綜合因素作用的結果，既有其內部原因，也有其外部條件。實踐證明，只要認真分析裂縫形成的原因，采取正確的方法予以防范，在施工過程中嚴格管理，就可以最大限度地降低裂縫的產生，提高水泥混凝土路面的質量和使用壽命。