高速公路水泥混凝土路面防裂斷措施

李金軒

摘 要：目前我國的很多高速公路項目在建設(shè)過程中都選擇水泥混凝土作為路面的主要材料。然而由于高速公路施工的工期較長，涉及到的影響因素也比較多，從而使得裂斷成為了水泥混凝土路面在投入使用后出現(xiàn)較多的問題，對于公路質(zhì)量造成了不良影響。要避免路面發(fā)生裂斷，提高高速公路的整體質(zhì)量，就要找到裂斷發(fā)生的原因，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行防范。本文從產(chǎn)生裂斷的原理入手，從多角度介紹了防裂斷的措施，希望能夠為高速公路的路面裂斷防治提供一點有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路；水泥混凝土路面；裂斷

相比于瀝青混凝土路面，水泥混凝土路面在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面有著顯著的優(yōu)勢，加之施工成本低、技術(shù)難度小，因此受到了廣大施工建設(shè)單位的青睞，在高速公路施工中得到了廣泛應(yīng)用。然而水泥混凝土公路在使用一段時間后，由于車流量的加大，往往會出現(xiàn)裂斷，從而影響到高速公路的質(zhì)量，給正常通行帶來不便。因此，對于裂斷要及時發(fā)現(xiàn)，及時處理，從而提高公路的安全性。

1 高速公路水泥混凝土路面裂斷的原理

水泥混凝土本身具有一定的收縮性，當(dāng)外部條件發(fā)生變化的時候，就會引起收縮，從而產(chǎn)生內(nèi)部拉應(yīng)力，水泥混凝土收縮越嚴(yán)重，拉應(yīng)力也就越大，一旦拉應(yīng)力高于混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會對水泥混凝土的結(jié)構(gòu)造成沖擊，從而引發(fā)斷裂。

從上面對水泥混凝土路面裂斷原理的分析中，我們可以看出，要防止路面出現(xiàn)斷裂，確保路面質(zhì)量，首先就要控制好水泥混凝土的收縮。引起收縮的原因主要有二，一是水泥混凝土遇冷收縮，二是水泥混凝土干燥收縮。水泥混凝土基層和面層之間存在著未知的摩擦阻力，一般來講，它包括滑動摩擦力和靜摩擦力兩部分，其中滑動摩擦力最為關(guān)鍵。所以，要防止高速公路水泥混凝土路面發(fā)生斷裂，最重要的工作就是要降低滑動摩擦力所帶來的影響。

2 混凝土路面防裂斷的技術(shù)措施

根據(jù)對高速公路水泥混凝土路面斷裂原理的研究，要解決路面斷裂問題，首先就要對混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力進(jìn)行控制，避免拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度的情況發(fā)生。因此，如何采取有效手段降低拉應(yīng)力，是防裂斷措施的重點所在。一般來講，要對水泥混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行控制，常用的手段有兩種，一是對水泥混凝土的配置進(jìn)行改動，從而使水泥混凝土收縮量下降；二是調(diào)整施工手段，對于路面的限制作出一定的放寬。這兩種方法無論哪一種，都可以在實際施工的過程中起到降低拉應(yīng)力的作用，從而降低裂縫率，甚至完全實現(xiàn)對裂縫的預(yù)防，提高路面的質(zhì)量，為延長公路使用壽命提供保障。

2.1 膨脹補(bǔ)償收縮手段

在防斷裂措施中，膨脹補(bǔ)償收縮是一種不可或缺的重要技術(shù)手段。盡管水泥混凝土路面施工中通常用不到這項技術(shù)，但從原理來看，膨脹補(bǔ)償收縮技術(shù)的原理與其他同類技術(shù)大體相似。目前水泥混凝土路面較為常用的防裂措施是通過外加劑的使用來起到調(diào)節(jié)收縮量的目的，其思路與膨脹補(bǔ)償收縮可以說是異曲同工的。市面上的外加劑種類繁多，性能優(yōu)良，在施工過程中被廣泛應(yīng)用于斷裂的預(yù)防中。

2.2 層間減磨的辦法

前面我們說到，要控制水泥混凝土的拉應(yīng)力，可以采取調(diào)整施工手段的方式，層間減磨就是最常用的調(diào)整方式。現(xiàn)階段的層間減磨方法很多，包括刷油、鋪砂、鋪油氈等。

對于水泥混凝土路面的防裂斷工作而言，鋪砂和鋪油氈這兩種方式都存在著一定的問題。鋪砂的施工成本較高，而且在技術(shù)操作上也比較困難，人力物力的消耗都比較大；此外，鋪砂還容易導(dǎo)致漏漿的情況發(fā)生，甚至細(xì)砂與混凝土融為一體，從而對水泥混凝土路面的穩(wěn)定性造成極為不利的影響。鋪油氈在施工實踐中也逐漸被放棄了，原因在于油氈比較厚，鋪設(shè)到面層中很容易和基層結(jié)合到一起，導(dǎo)致路面受力不均，同樣會影響到路面的穩(wěn)定性；而且鋪油氈和鋪砂一樣，需要耗費較多的成本，不但不利于公路項目經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)，也不利于工程以后的使用。

在對各種防裂斷的技術(shù)手段進(jìn)行了對比以后，塑料薄膜隔離法是最適合現(xiàn)階段水泥混凝土路面防裂斷施工的技術(shù)。該方法不但技術(shù)難度低，減磨效果好，而且造價低，不會給工程成本帶來負(fù)擔(dān)。

3 確定路面裂縫的開鋸時間

通常情況下，內(nèi)部拉應(yīng)力是抗拉強(qiáng)度的最大威脅，如果拉應(yīng)力比水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度高，必然導(dǎo)致路面板發(fā)生裂斷，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。如果對于裂縫沒有及時處理，裂縫就會不斷擴(kuò)大，最終影響到公路的正常使用，從而對交通通行造成阻礙。因此，對路面裂縫進(jìn)行開鋸一定要選好時機(jī)，確保拉應(yīng)力能夠最大限度釋放，防止隨著時間過長，混凝土的土板出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，使路面產(chǎn)生裂縫。而要選擇最合適的開鋸時間，首先要掌握水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度，通過與拉應(yīng)力作對比，從而確定在拉應(yīng)力達(dá)到何種程度的時候，水泥混凝土路面板會發(fā)生斷裂，這樣就可以確定開鋸的時間，確保斷裂問題能夠得到及時有效的處理。

3.1 混凝土土板凝固的溫度特點

受到水化熱、汽化熱效應(yīng)的影響，澆筑時間的長短與混凝土路面板的溫度有著密切的關(guān)系，以標(biāo)準(zhǔn)水泥為例，從開始澆筑到澆筑六小時以后，這個期間混凝土的溫度一直在不斷上升；而從澆筑六小時到澆筑二十小時這段時間里，混凝土的溫度在不斷下降。根據(jù)這個情況，我們可以看出，混凝土的溫度隨澆筑時間變化具有很強(qiáng)的規(guī)律性，如果不考慮脹縮應(yīng)力和其他干擾因素，那么混凝土路面板最容易斷裂的時間段，就是澆筑開始六小時到澆筑二十小時這段時間。

3.2 混凝土土板在凝固階段的強(qiáng)度變化特點

前面我們對混凝土澆筑過程中的混凝土路面板溫度變化進(jìn)行了分析，混凝土在澆筑開始十小時到十二小時之間十分脆弱，無論強(qiáng)度還是抗斷裂度的增長速度都很慢。將混凝土抗拉彈性模量的增長規(guī)律，與一天之內(nèi)混凝土抗拉彈性模量進(jìn)行對比，就可以對混凝土的抗拉強(qiáng)度得到一個更加合理的結(jié)論。上午的時候，澆筑混凝土過程中出現(xiàn)斷裂的幾率較高，而到了下午，由于水泥混凝土正在降溫之中，模量值相對來說比較低，從而溫度應(yīng)力也很容易控制。

4 詳細(xì)的實施辦法

（1）以當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件為依據(jù)，進(jìn)行施工地點溫度的預(yù)先估計。（2）估測混凝土凝固的時間，以及混凝土土板的溫度，并大概算出它們和空氣溫度之間的差值，通常來講，混凝土?xí)谑r之內(nèi)完成凝固。（3）用開始澆筑時的溫度與十二小時的預(yù)測溫度，可以得出第十個小時混凝土土板的溫度，將其作為鋸縫時的控制溫度，進(jìn)而得出最為適宜的開鋸時間。如果混凝土土板的澆筑時間在上午，則需在當(dāng)天開鋸；如果混凝土土板的澆筑時間在下午，那么在次日早上開鋸即可。從上面我們對開鋸時間的分析來看，這顯然是最合適的時間。以上辦法在混凝土強(qiáng)度高于溫度應(yīng)力的時候可以使用，并推斷出開鋸時間在澆筑以后的第十個小時，適用于早期水泥強(qiáng)度增長較快階段。然而在有些時候，水泥混凝土的強(qiáng)度要低于溫度應(yīng)力，這個時候開鋸，很容易導(dǎo)致封槽邊緣部分被鋸壞，這一點也要格外引起注意。

5 結(jié)論

高速公路施工的時間較長，涉及的影響因素較多，因此導(dǎo)致路面發(fā)生裂斷的原因也不一而足。有關(guān)部門在進(jìn)行高速公路水泥混凝土路面防斷裂工作的時候，一定要根據(jù)路面的實際情況采取相應(yīng)的有效措施，以避免裂縫不斷擴(kuò)大，保證路面質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]安江波.高速公路水泥混凝土路面防裂斷措施[J].交通世界，2017（8）.

[2]孟生榮.高速路水泥混凝土路面斷板和裂縫原因及防治[J].山西建筑，2005（8）：204-205.