水泥砼路面板塊裂縫成因及處治方法探討

甘肅省天水公路管理局武山公路管理段

摘要：水泥混凝土路面是目前我國一種主要的高等級路面。但因為原材料、混凝土配合比、施工等因素的影響，水泥混凝土路面早期易產(chǎn)生裂縫。文章深入分析了水泥混凝土路面出現(xiàn)早期裂縫的主要原因，提出了防治早期裂縫的對策。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面；裂縫成因；防治對策

一、裂縫成因分析

天水市秦州區(qū)簸箕灣梁至藉源林場林區(qū)道路改建工程5.3km路面結(jié)構(gòu)為15cm厚砂礫墊層+16cm厚水泥穩(wěn)定砂礫基層+18cm厚水泥混凝土面層組成。其混凝土路面在施工過程中和施工后出現(xiàn)了不同程度的裂縫，據(jù)調(diào)查，其裂縫大多數(shù)是≤5mm以下的輕微裂縫，其產(chǎn)生的原因：水泥砼是骨料、水泥、水及在存留其中的一部分氣體組成。砼在攤鋪后硬化并產(chǎn)生體積變型，或當(dāng)砼表面失水速度超過實際泌水的上升速度，新拌砼由于迅速干燥而產(chǎn)生塑性收縮，如近表面砼已相當(dāng)稠硬不能流動但其強度又不足抵抗因收縮受到限制產(chǎn)生的應(yīng)力時，就會產(chǎn)生開裂。根據(jù)水泥砼的特性對裂縫產(chǎn)生的原因分析為：沉降裂縫，塑性收縮裂縫及溫度裂縫；從表面現(xiàn)象分為表層裂縫和貫穿裂縫。

（一）表層裂縫：表層裂縫的主要形式為龜裂，一般為砼表面上碎小的三角形花紋狀裂縫。裂縫很淺，一般為0.5mm以內(nèi)。其產(chǎn)生原因既有砼配合比設(shè)計原因，又有施工方面原因。設(shè)計砼配合比不當(dāng)，如水泥用量或砂率過大，外加劑使用不當(dāng)?shù)龋旁趧幼饔孟庐a(chǎn)生離析而導(dǎo)致此類裂縫產(chǎn)生施工方面的原因主要有高溫時段施工砼運距過遠，砼水分損失較大，干縮變形增大。另外砼澆注后，沒有及時覆蓋養(yǎng)護，致使養(yǎng)護期內(nèi)溫度過高致使溫度荷超過設(shè)計溫差，路面內(nèi)應(yīng)力增大而導(dǎo)致裂縫。

（二）貫穿裂縫：由縱向、橫向、斜向裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的貫穿整塊砼版厚的裂縫，也就是通常說的斷板現(xiàn)象。從發(fā)生時間氛圍早期和后期斷板；從形式上分為縱向、橫向斷板。下面主要分析施工過程中產(chǎn)生的早期斷板原因：材料原因：由于水泥一般選擇為國家大型水泥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品，質(zhì)量穩(wěn)定。一般為沙石料問題。主要反映在其中含泥量及有機質(zhì)含嚴重超標，造成砼中水泥與骨料的界面黏結(jié)不良，產(chǎn)生界面缺陷，易開裂。

基層原因：由于基層的不平整會增加砼界面的摩擦阻力；或基層標高失控，使砼厚度不一致，厚度交界處必會成為薄弱斷面，砼收縮時，就易開裂。另外，用松散材料填補基層低洼處，在不濕潤情況下直接攤鋪砼，也易使拌和物中水分或沙漿散失，使下部砼強度降低，造成開裂、斷板。

砼配合比原因：由于單位水泥用量偏大，導(dǎo)致較大的收縮應(yīng)力，而水灰比偏大，增大水泥水化初期骨料表面的的水膜厚度。施工中計量不準，設(shè)計根據(jù)集料中含水量及時調(diào)整用水量導(dǎo)致而影響配合比的準確性，從而使砼強度降低易造成開裂。

施工工藝原因：①攪拌不足或過分，振搗不密實，形成砼強度不均勻，易導(dǎo)致開裂，但振搗時間過長就可能造成分層，粗骨料沉入層底，細骨料留在上層，表面收縮裂縫會增加。②砼拌合時，如果材料溫度過高，再加上水泥的水化熱，會使砼拌合物的溫度很高，在冷卻硬化過程中會出現(xiàn)較大的溫差收縮，出現(xiàn)開裂，③因停電，機械故障，運輸不易等原因使砼施工中斷，再施工時未按施工縫處理，新舊砼由于結(jié)合不良和收縮不一致會形成不規(guī)則接縫。④養(yǎng)生不及時或方法不當(dāng)，尤其是高溫、溫度小，風(fēng)速大的不利條件下，會使砼表面水分蒸發(fā)過快，從而形成干縮裂縫。⑤切縫不及時，造成砼內(nèi)應(yīng)力集中，在砼板的薄弱處易形成不規(guī)則貫穿縫。

邊界原因：①在施工中，先澆筑一邊的縮縫在另一邊未開始澆筑前已開裂，氣溫下降到一定幅度時，開裂的縮縫兩邊砼板收縮，這樣后澆筑未切割的慟砼板受較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于砼初期抗拉強度時，就會在對應(yīng)位置產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。②當(dāng)溫度下降時路緣帶本身會收縮，但路緣帶下半部具有粗糙面會帶動初期強度低的砼面板在路緣帶裂縫處產(chǎn)生邊界裂縫。③同樣原因，如果基層穩(wěn)定層已發(fā)生裂縫，裂縫兩邊在氣溫下降時收縮，產(chǎn)生摩擦力，同樣會帶動上面砼面板開裂。

二、裂縫的處治范圍（K0+000-K5+300）

裂縫的處理及修復(fù)裂縫的處理應(yīng)根據(jù)損壞程度不同可分為：

1、裂縫修補；2、局部修補；3、整板更換。

三、施工準備（2014年8月20日-2014年8月31日）

主要材料選用：

1、裂縫擴縫灌縫法施工材料采用硅酮膠進行灌縫。

2、直接灌縫法施工材料采用環(huán)氧樹脂、二甲苯、鄰苯二甲酸二丁脂、乙二胺、水泥或滑石粉按100：40（20～40）：10：8：（200～400）配比組成。

3、植筋法材料采用Ф16mm鋼筋，植筋膠。

四、施工時間（2014年9月1日-2014年9月20日）

五、處治方法

5.1裂縫修補

1、擴縫灌縫法：對縫寬﹤5mm的輕微裂縫，采取擴縫機順著裂縫將裂縫擴整成寬1.0cm，深度2.2-2.4cm；清干凈縫內(nèi)砼渣，采用硅酮膠灌至與路面基本持平形成凹面；灌縫材料固化后開放交通。

2、直接灌縫法：輕微斷裂，裂縫無剝落，寬度小于3mm的貫穿裂縫，可采用灌入環(huán)氧樹脂方法修補，該灌縫料由環(huán)氧樹脂、二甲苯、鄰苯二甲酸二丁脂、乙二胺、水泥或滑石粉按100：40（20～40）：10：8：（200～400）配比組成。在施工中產(chǎn)生的收縮裂縫，在未通車前可直接灌注，如果在通車后產(chǎn)生，應(yīng)先清除雜物，在加以灌注。

3、植筋法：為對比不同處治效果，縱縫寬5-15mm的貫穿全厚的裂縫且裂縫處無明顯下沉現(xiàn)象采用斜角植筋法補縫。具體施工工藝如下：

A.距板邊不小于60cm 鉆直徑不小于Ф20mm與板面交角30°的斜孔，間隔交叉鉆孔，間距60cm 。鉆孔深度根據(jù)板厚確定，但不能鉆穿面板，且確保鋼筋水平投影長度不小于15cm 。

B.灌入植筋膠錨固劑，植入鋼筋，但路表面不得裸露鋼筋頭。鉆孔可借鑒鑿除放置橫向傳力桿的方式。鋼筋采用螺紋鋼筋，直徑Ф16mm。

C.灌縫根據(jù)裂縫的情況選用擴縫灌縫的方法對裂縫進行處理封水。灌漿材料采用硅酮膠。

4、注漿法：對處治路段病害板塊進行板底注漿穩(wěn)板措施，避免路面病害的進一步發(fā)展，也進一步提高了處治效果。

5.2局部修補

對于局部斷裂損壞，進行小塊修復(fù)時，較徹底的辦法是將凹槽鑿至貫穿板厚，在凹槽邊緣板厚中央打洞，深10cm，直徑4cm，水平間距30～40cm.每個洞應(yīng)先將周圍濕潤，插入一根Ф18～20mm，長約20cm的鋼筋，然后用快凝砂漿填塞搗實，待砂漿硬化后澆筑快凝砼振搗實，抹平即可。

5.3整板更換

由于路基或基層問題造成砼板斷裂或錯臺，在整板鑿除后，應(yīng)先處理好路基或基層，重新澆筑新砼板加鋪鋼筋網(wǎng)補強。對于路基穩(wěn)定性差，沉降沒有完全結(jié)束的段落，可采用控制塊換補斷板。修補塊縫宜用水泥砂漿填滿，防止?jié)B水破壞。

六、結(jié)束語：

水泥混凝土路面早期裂縫的成因錯綜復(fù)雜，只要保證基層施工質(zhì)量，嚴把材料質(zhì)量關(guān)，嚴格控制配合比和水灰比，加強混凝土養(yǎng)生，采用真空吸水工藝，及時切縫，同時，以人為核心，以預(yù)防為主，牢固樹立“質(zhì)量第一”的觀念，科學(xué)組織，精心施工，嚴格管理，層層把好質(zhì)量關(guān)，水泥混凝土路面的早期裂縫是完全可以防止的，這也必將促進我國水泥混凝土路面的進一步應(yīng)用和發(fā)展。