水泥混凝土路面裂縫成因與防控

劉神浪

（廣東省清遠(yuǎn)市佛岡縣地方公路管理站，廣東 清遠(yuǎn) 511600）

與其他類型的公路路面相比，水泥混凝土路面往往具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時(shí)還具有維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)等多方面的優(yōu)勢(shì)。但由于混凝土本身是由水泥、骨料等成分構(gòu)成的，在特定的濕度與溫度條件下，其很容易出現(xiàn)體積變形，最終導(dǎo)致水泥石粘結(jié)面和骨料之間產(chǎn)生一些裂縫，若不及時(shí)對(duì)這些裂縫加以處理，必定會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。由此可見，加強(qiáng)對(duì)水泥混凝土路面裂縫成因與防控的分析是非常有必要的。

1 工程案例概述

本文筆者主要以我國(guó)某縣級(jí)公路部分路段二級(jí)水泥砼路面改建工程為例，對(duì)水泥混凝土路面裂縫問題成因以及防控措施進(jìn)行分析。該工程項(xiàng)目的具體情況如下：路面底基層采用10%白灰土，寬度為9.7m，厚度為16cm；基層采用5%的水泥穩(wěn)定砂礫，寬度為9.4m，厚度為15cm；面層水泥砼路面的寬度為8m，厚度為21cm。原路面兩側(cè)均采用10%白灰土進(jìn)行加寬，寬度為1.9m，厚度為31cm。砼路面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)抗拉彎強(qiáng)度為4.5mpa，板面劃分為4.5×5m 兩幅進(jìn)行。本工程項(xiàng)目于去年五月份開工建設(shè)，大約九月中旬完工。工程竣工后通過自檢發(fā)現(xiàn)，局部路段的路面存在多種形式的裂縫問題，相關(guān)人員通過取芯調(diào)查的方式對(duì)這些裂縫進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在表層裂縫和貫穿裂縫，而且其成因各不相同，下文是具體的分析。

2 水泥混凝土路面裂縫成因分析

2.1 表層裂縫成因

對(duì)于水泥混凝土路面來(lái)說(shuō)，表層裂縫一般表現(xiàn)為龜裂，也就是在路面表層呈現(xiàn)出六角形花紋狀的裂縫，且裂縫的深度比較淺。這種裂縫出現(xiàn)的原因主要可分為外因和內(nèi)因，外因指的是施工方面的原因，內(nèi)因指的是工程設(shè)計(jì)與材料方面的原因。

從施工方面的原因來(lái)看，水泥混凝土路面之所以會(huì)出現(xiàn)裂縫，主要原因在于澆筑完工之后未第一時(shí)間完成覆蓋工作。混凝土澆筑之后，若不及時(shí)進(jìn)行覆蓋，其表面的游離水分將很快蒸發(fā)殆盡，尤其是在夏季高溫或者風(fēng)力比較強(qiáng)勁的天氣下，當(dāng)水分快速蒸發(fā)之后，混凝土體積將產(chǎn)生劇烈收縮，而這時(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度本身就比較低，完全無(wú)法抵御這一收縮過程所產(chǎn)生的應(yīng)力，最終致使混凝土發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

從工程設(shè)計(jì)方面的原因來(lái)看，混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理是造成路面表層裂縫的一大常見原因。當(dāng)水泥使用量偏大或者外加劑摻加量過多的時(shí)候，混凝土由于受到重力的作用，會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致表層裂縫的出現(xiàn)。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求混凝土路面的砂含泥量應(yīng)當(dāng)在3%以內(nèi)，碎石含泥量應(yīng)當(dāng)小于1%，一旦含量超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，混凝土強(qiáng)度就會(huì)大幅下降，伴隨硬化過程中水分的不斷蒸發(fā)，板面背部將出現(xiàn)龜裂。

從材料本身方面的原因來(lái)看，水泥的特性是導(dǎo)致路面表層裂縫的主要原因，由于水泥本身的穩(wěn)定性偏低，當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化之后，其體積將會(huì)產(chǎn)生不均勻變化，最終引發(fā)裂縫問題。此外，由于受到水泥水化反應(yīng)的影響，混凝土內(nèi)部將產(chǎn)生一定的熱量，若這些熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，混凝土內(nèi)部的溫度將逐漸增高，當(dāng)溫度上升至50 攝氏度時(shí)，混凝土表層溫度只有20～30 攝氏度，這樣就會(huì)使混凝土內(nèi)外部出現(xiàn)較大的溫差，進(jìn)而產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，最終致使混凝土表層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2 貫穿裂縫成因

1、橫向貫穿裂縫成因

橫向貫穿裂縫指的是垂直于道路縱向方向的貫穿整個(gè)板面厚度的一類裂縫。這類裂縫出現(xiàn)的原因有兩個(gè)方面，一方面是由于混凝土本身的性質(zhì)，混凝土雖然抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度卻比較低，當(dāng)混凝土出現(xiàn)溫度變形或干縮變形時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超出混凝土的最高抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致橫向貫穿裂縫。另一方面是由于施工過程中的相關(guān)因素，例如，在施工過程中沒有合理控制好周邊環(huán)境溫度與濕度的變化，致使混凝土出現(xiàn)劇烈的體積收縮或者膨脹，進(jìn)而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這就可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的幾率大幅上升。另外，在攤鋪混凝土的時(shí)候所用時(shí)間偏長(zhǎng)，導(dǎo)致混凝土終凝時(shí)間各不相同，變形情況也存在一定的差異性，這也會(huì)造成混凝土板出現(xiàn)斷裂情況。

2、縱向貫穿裂縫成因

縱向貫穿裂縫指的是發(fā)生在道路縱軸線平行方向上的貫穿整個(gè)面板厚度的裂縫。這類裂縫通常出現(xiàn)在道路路面施工結(jié)束之后，由于受到地基沉降不均勻的影響，路面會(huì)產(chǎn)生不均勻裂縫，最終導(dǎo)致斷板現(xiàn)象。例如，施工人員沒有對(duì)新路和舊路的接觸位置進(jìn)行科學(xué)處理，使土基沉陷情況不一致，造成混凝土板發(fā)生斷裂情況。此外，開放交通時(shí)間偏早，在混凝土強(qiáng)度還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候就放行車輛，使路面板脫空，最終產(chǎn)生縱向貫穿裂縫。

3 水泥混凝土路面裂縫的防控措施

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)，控制交通流量

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水泥混凝土路面工程施工設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合遠(yuǎn)景交通流量，確保在施工工藝技術(shù)和施工設(shè)備滿足要求的條件下，適當(dāng)增大板面的設(shè)計(jì)厚度，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)交通流量的控制，避免超載現(xiàn)象的出現(xiàn)，并對(duì)同一時(shí)段的交通流量進(jìn)行合理分配，以免路面出現(xiàn)過度疲勞的情況，從而保證路面工程的使用壽命。

3.2 合理選擇原材料

原材料將對(duì)水泥混凝土路面工程的施工建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，若原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，必定會(huì)使路面裂縫的發(fā)生幾率顯著增大。因此，必須對(duì)原材料進(jìn)行合理選擇。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料的采購(gòu)，禁止使用價(jià)格低廉的劣質(zhì)材料。同時(shí)，還要注重對(duì)材料配合比的設(shè)計(jì)，各原材料成分都必須進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，且一旦確定了最佳配合比，必須嚴(yán)格執(zhí)行，不能隨意更改，這樣才能保證混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.3 加強(qiáng)對(duì)施工過程的監(jiān)督和管理

水泥混凝土路面工程在施工過程中面臨著諸多不確定因素，這些不確定因素往往是導(dǎo)致路面裂縫產(chǎn)生的根源，因此，必須進(jìn)一步加大對(duì)施工過程的監(jiān)管力度。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：第一，應(yīng)采用強(qiáng)制型拌和機(jī)，并對(duì)拌和時(shí)間進(jìn)行合理把控，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)不低于90 秒/盤，且必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的塌落度。第二，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑順序進(jìn)行科學(xué)安排，做好振搗環(huán)節(jié)的工作，振搗棒應(yīng)快速進(jìn)入、緩慢拔出，確保板體達(dá)到一定的均勻度和密實(shí)度，避免出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。第三，應(yīng)確保混凝土澆筑過程保持一定的連續(xù)性，若澆筑過程中不得不中斷，則必須盡量澆筑到縮縫或者脹縫部位，且最好做成施工縫的結(jié)構(gòu)形式。第四，如果選擇在冬季低溫時(shí)期施工，則應(yīng)當(dāng)添加適當(dāng)?shù)耐饧觿绶纼鰟⒃鐝?qiáng)劑等，從而促進(jìn)混凝土盡快達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，并避免因受凍而影響到混凝土的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，水泥混凝土路面的施工本身具有一定的專業(yè)性和復(fù)雜性，一旦在某一方面出現(xiàn)疏忽，就可能導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫問題，包括表層裂縫和貫穿裂縫。為了預(yù)防和控制水泥混凝土路面裂縫問題的出現(xiàn)，就必須合理選擇原材料，控制好交通流量，并加強(qiáng)對(duì)施工各環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理。