季凍區混凝土路面裂縫的成因分析

張桐瑞 李龍飛 劉繼遠 夏冬

摘?要：季凍區氣候嚴峻多變的特點給混凝土路面的施工、使用、維護帶來了巨大的挑戰，現有混凝土路面極易因凍融、凍脹問題而產生裂縫，嚴重影響正常使用，危害車輛的行駛安全。本文從裂縫的類型入手，簡要的總結了混凝土路面裂縫的不同類型并圍繞裂縫的主要產生原因開展了相關分析，提出了一些解決方案，可為今后從事季凍區混凝土路面裂縫的研究人員提供一些參考。

關鍵詞：季凍區;混凝土裂縫;產生原因

現有的普通混凝土路面通常以水泥混凝土板作為面層，下設基層、墊層，由于具有施工簡單、取材方便、造價低廉、抗壓性能好、養護費用低等優勢，被人們廣泛使用在城市道路、高速公路及機場跑道中。但由于混凝土本身抗拉能力差、容易出現開裂，在受到外界環境、氣候、施工條件等因素的影響時，極易出現結構上的破壞使路面出現裂縫及不均勻沉降等現象，嚴重影響了路面的正常使用，而季凍區特殊的氣溫條件，也給混凝土的使用帶來了巨大的挑戰，因此對于季凍地區混凝土路面的開裂問題的研究十分重要。

1 季凍區混凝土路面的裂縫類型

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫大部分出現在季凍地區，寬度在0.5mm左右。溫度裂縫分為三種情況：由于施工過程中的溫度變化引起的溫差裂縫、高溫引起的膨脹裂縫以及低溫引起的冷縮裂縫。

溫差裂縫主要發生在施工過程中，當水泥硬化時，其內部會產生大量的熱量，熱量聚集在混凝土內部，不易蒸發。而突發的降溫會降低混凝土的表面溫度，使內外產生較大溫差，內部受熱則會出現膨脹現象，而表面遇冷則會出現收縮現象，內外產生的應力相互作用產生裂縫。膨脹、冷縮裂縫分別發生在夏季和冬季，氣溫的升高與降低，會導致地表溫度的變化，根據熱脹冷縮的原理，也會在混凝土表面形成裂縫。

1.2 沉陷裂縫

在施工過程中，材料級配不合理，壓實度不足，再加上路面使用年限的增加和過量的荷載，基層的頂面很容易松散。長期使用，路基剛度、強度下降，承載力嚴重不足，路基產生上下分離的斷層，極易出現不均勻沉降，進而產生沉降裂縫[1]。

1.3 干縮裂縫

混凝土在凝結硬化的過程中會發生干縮效應，主要由于其內部水分蒸發導致的體積減小的變化。這種干縮效應往往發生在外表面，內部的變化并不明顯。因此，由于內外的變化不協調而致使混凝土路面開裂，產生干縮裂縫[2]。

1.4 化學反應出現的裂縫

在季凍地區，為盡快清潔路面積雪，加快融雪速率，通常會使用融雪劑，但其中富含的氯離子會滲入到混凝土路面的表層之中，嚴重腐蝕路面的內部結構。當室外溫度達到一定的數值時，孔隙中殘留的鹽溶液達到飽和會開始結晶，產生“鹽凍”現象，混凝土體積在受到內部應力的作用下逐漸膨脹，產生裂縫。

2 裂縫成因分析

2.1 原材料

材料的質量決定混凝土路面能否高效使用，在實際的施工過程中，應特別注意道路用途、使用年限、外界氣候條件等因素對于材料的限制，避免使用不適合的原料，達不到理想的效果。

例如：粗細骨料的泥塊含量和含泥量需要遵循施工所需的集料標準;水泥需要確保其具備安定性合格、具有不太大的水化熱、較高的彎拉強度的特點，而且季凍區的氣溫變化也會影響水泥的水化過程;外加劑的加入有效緩解由于水泥混凝土拌合物水灰比小而產生的問題，在選擇時應該考慮對于混凝土路面抗凍性的需求。合理使用減水劑不僅使季凍區的水泥混凝土具有良好的抗凍性、抗泌水離析性能，還可以顯著降低用水量[3]。若水泥和骨料選擇不當或者級配不合理，混凝土的強度和耐久性將會降低，路面產生裂縫[4]。

2.2 施工質量

工程的施工質量如果達不到要求，也會增加裂縫的數量。當季凍區氣溫較低時，往往水泥混凝土拌合物的溫度達不到所需要的標準，混凝土達不到預期的效果。施工過程中混凝土路面若出現了裂縫絕不是由于單一因素引發的，往往是材料問題、施工方案的設計問題、養護問題、荷載問題等關鍵因素綜合導致的混凝土路面的開裂現象[5]。

在施工過程中，施工人員應當對以下幾個關鍵問題：如拌和用水量即混凝土的水灰比、天氣及氣溫情況、砂石含水率，并且，施工人員也應當注意施工質量問題，振搗不均勻、混凝土含泥量過大也會導致混凝土路面開裂的情況。

2.3 后期養護

后期對于使用中的路面進行必要的養護也是至關重要的，需要根據當地具體的氣候特點制定相應的養護計劃，當路面產生小范圍的裂縫或者沉降問題時，如果及時修復，可以避免裂縫擴散，引發大面積的破損。定期對路面進行養護，可有效增加路面的使用壽命。

3 結語

綜上所述，受到低溫以及溫差變化等復雜氣候的影響，會引發一系列不利于混凝土路面的破壞，如凍融、凍脹、鹽凍以及路基不均勻沉降等，這些現象會導致混凝土路面出現裂縫，使用壽命減少，不利于車輛的正常通行，由此凸顯了對于季凍區混凝土路面選材、施工、前期預防和后期養護的重要性。

參考文獻：

[1]王云震.水泥混凝土路面防裂斷措施和方法[J].居舍，2018（30）：10+32.

[2]董艷朋.水泥混凝土路面常見病害成因及防治措施[J].交通世界，2019，515，94-95.

[3]趙倩媛.高寒地區水泥混凝土路面配合比設計[J].中外企業家，2016（23）：206-207.

[4]王治，王晉斌，關敏杰，尹蕊，胡浩然.混凝土或瀝青路面常見裂縫危害及防治措施[J].城市道橋與防洪，2018（11）：64-68+72+11.

[5]吳超興.市政施工中路面裂縫的控制方法分析[J].建材技術與應用，2017，197，24-26.