水泥混凝土路面裂縫病害產生的原因及防治措施

莊廣坤

（邳州遠通公路工程有限公司，江蘇 邳州 221300）

近年來，隨著國家“村村通”工程的實施，水泥砼路面因其具有的特點在我省農村公路建設中被廣泛采用，基于此，有必要深層探究水泥混凝土路面施工技術，積極預防路面裂縫問題。從水泥混凝土路面應用過程來看，其病害類型多樣，裂縫是其中之一；發展嚴重時會造成斷板，破壞性很大，筆者2016 年參加了邳州市農村公路官孫線、姚小線、沙灘路、時光隧道的建設，現就水泥混凝土路面裂縫病害產生的原因及防治措施發表一點個人意見。

1 水泥混凝土路面裂縫的各種情況

1.1 裂縫類型

農村公路建設中，水泥混凝土路面應用范圍廣闊，受使用時間長、運維管理不當等諸多因素影響，此類公路容易出現路面裂縫問題，且裂縫類型多樣。基于時間差異，水泥混凝土路面裂縫發生的時間段可分為早期、使用階段和后期階段；同時根據裂縫貫穿厚度的差異，表面裂縫和貫穿裂縫是兩種基本的裂縫形態。此外，水泥混凝土路面在方向延伸上有較大差異，除橫向、縱向裂縫外，有的路面還存在斜向、交叉裂縫。在行車等各種外界因素的作用下，裂縫破壞程度會不斷加重，有的會發展成斷板，影響公路的使用。

1.2 裂縫特征

橫向裂縫和縱向裂縫是水泥混凝土路面裂縫中最常見的兩種裂縫類型。就橫向裂縫而言，其本身屬于一種貫穿性裂縫，即橫向裂縫多貫穿于板面全厚。從裂縫位置來看，除傳力桿端頭、兩條伸縮縫之間，基層未對縫部位、護欄分縫部位均存在橫向裂縫。這些裂縫或發生于施工期間，或在運營期間產生，對于公路運行的穩定性、安全性和耐久性造成了較大影響。縱向裂縫包含了直線型和圓弧形兩種形態，直線型縱向裂縫的產生不僅和純面層施工效果有關，而且受基層施工質量的影響。通常在路基穩定的情況下，直線型縱向裂縫的寬度較窄。而就圓弧形縱向裂縫而言，其不僅受填料差異、壓實差異影響，而且與路基側向滑移具有較大關系。相比于直線型縱向裂縫，圓弧形縱向裂縫對公路的危害更大，有必要深入分析裂縫成因，進行路面裂縫的預防和處理。

2 水泥混凝土路面裂縫產生的原因

2.1 設計原因

農村公路限于經費上的限制，設計標準往往較低，路面結構設置不夠完善，這點應引起我們足夠的重視。

（1）當基層設計厚度不合理時，自身的強度和水穩性會下降，導致路面出現裂縫。（2）路面強度不達標時，容易因外力作用引起裂縫、斷板或破碎問題。（3）路面設計中忽視排水設計，致使路面排水不暢，積水浸泡路基，在降低路基強度、穩定性的同時，間接引起路面裂縫。

2.2 路基及基層的影響

（1）路基碾壓不密實，導致路基發生不均勻沉降，致使混凝土路面開裂；（2）基層標高失控，造成路面厚度不一致，砼收縮不勻而產生開裂；（3）基層不平整，造成面層厚度不均勻，這樣路面面層存在薄弱環節，該薄弱環節容易在多種作用力下開裂，引起路面裂縫；（4）基層松散材料較為干燥時，在鋪設混凝土后，基層材料會吸收混凝土材料中的水分，此時混凝土材料和易性會受到影響，材料凝固后的強度也會隨之下降，引起路面裂縫問題；（5）基層本身存在裂縫時，溫度變化的收縮也會導致初期路面的開裂。

2.3 材料影響

水泥混凝土路面裂縫的形成與材料因素存在一定的關聯性。（1）原材料質量不合格時，容易造成路面裂縫，常見的原材料問題包含水泥強度不夠、砂石含泥超標等。（2）混凝土材料配置問題，如水灰比控制不當，投料順序存在誤差等，這些因素均會引起路面裂縫病害的發生。

2.4 施工原因

規范化地進行施工技術控制，能有效減少公路裂縫病害的發生。但結合施工實際可知，當前水泥混凝土路面施工中存在較多問題，這些問題會引起路面產生裂縫問題：（1）路面澆筑初期階段，基層整體較為干燥，但施工人員未能及時灑水，這使得澆筑混凝土失水嚴重，水分蒸發不均引起收縮裂縫；（2）混凝土本身溫度較高，這與原料溫度、材料攪拌配置水化熱反應有關，完成澆筑后，混凝土冷卻硬化中，外部快速冷卻而材料內部溫度較高，由此產生溫差收縮裂縫；（3）路面混凝土澆筑施工中，若施工中存在未能按要求連續澆筑、振搗不規范和養護不及時等問題時，也會產生一定的裂縫；（4）其他因素，如切縫不及時、過早通車等，均會導致路面過早開裂。

2.5 初期微裂縫的擴展

水泥混凝土路面澆筑完成后，其在硬化過程中會產生一定的收縮，在較短時間內，這些收縮變化并未在路面上表現出來，但是隨著公路使用時間的延長，這些問題會逐漸反映出來，引起路面裂縫、斷裂等。

2.6 其他因素

誘發水泥混凝土路面裂縫的因素較多，常見的因素包括：（1）基層排水不良，路基長期浸泡引起強度下降；（2）路面排水不暢，這些積水與裂縫相互作用，導致原有裂縫不斷擴大；（3）超重車輛會使得公路的承載能力、抗疲勞能力受到較大破壞，致使路面產生裂縫進而過早損壞等。

3 水泥混凝土路面裂縫預防措施

3.1 優化設計

科學合理地開展工程設計工作，能有效預防路面裂縫問題的發生。在設計之初，首先應做好公路施工區域的勘察，準確掌握施工區域地質、水文和氣候等因素，這樣能為水泥混凝土設計工作的開展奠定良好的基礎。其次在具體設計內容層面，除考慮路面結構、材料組成外，還需要深化對路基填料、碾壓方案等要素的系統設計。此外，應考慮水泥混凝土路面的經濟效益，實現工程項目經濟、質量的有機統一。

3.2 施工工藝控制

3.2.1 路基施工

（1）嚴格控制路基壓實施工，提升路基強度和壓實度，并實現其彎沉值的精準控制；（2）做好路基排水施工，嚴禁路基長期遭受積水浸泡；（3）規范化地進行路基填土施工，要求填土中遵守分層填筑、逐層碾壓的要求；（4）當施工區域群在軟土地基上時，還需要規范化地進行軟土換填處理。

3.2.2 基層施工

基層施工技術要點包括：（1）基層鋪料中，要求嚴格控制基層料的厚度、平整度和標高，確保其施工滿足項目設計要求；（2）項目施工中堅決禁止采用拋撒松散基層材料填補的方法，保證基層施工質量；（3）在面層施工前，需做好基層施工的養護管理，如使基層始終處于濕潤狀態，避免基層過多吸收混凝土材料水分；（4）盡可能使用水泥穩定基層，保證基層水穩定。

3.2.3 面層施工

面層施工工藝的應用對于水泥混凝土路面裂縫控制具有積極作用。（1）項目施工初期階段，要求嚴格控制原材料質量，并按照設計要求進行材料配置，嚴禁材料攪拌時間過長或過短，同時避免混合料水灰比控制不當、溫度過高等問題。（2）材料澆筑階段，需控制澆筑方法、澆筑速度，同時控制材料坍落度。（3）做好混凝土振搗管理，避免出現漏振和超振現象，同時需確保施工連續性。若項目進行重新鋪裝，應按施工縫處理接縫。（4）當施工溫度較高時，切縫時間不超過10 h，當天上午施工的砼應在夜間切縫。（5）重視路面養生，及時養護，防止砼表面失水后干裂。（6）準備遮陽棚、防雨棚，避免高溫暴曬和雨淋。（7）正確使用拉力桿，保證其平直。（8）控制交通車輛，不能過早開放交通。

3.2.4 施工材料控制

嚴格控制施工材料能從源頭上提升項目施工質量。（1）要求重視原材料質量控制，如在水泥材料使用中，嚴禁使用不合格水泥材料，同時避免出現不同批次、規格水泥的混用問題；（2）做好材料配置管理，嚴格控制混凝土配合比，提升混合料的整體性能。

3.2.5 其他控制措施

要進一步提升水泥混凝土路面保護質量，預防路面裂縫問題發生，還需要重視路面排水設計施工，并認真處理好路橋（涵）結合部，保證行車順暢，不致因載荷沖擊而破壞路面；同時應加強已發現病害的處理，做好過往車輛檢查，嚴禁車輛超重等。

4 水泥混凝土路面裂縫處理措施

4.1 材料選擇

規范化地選擇處理材料，能為水泥混凝土路面裂縫處理奠定良好基礎。從材料功能情況來看，用于水泥混凝土路面修理的材料大致可分為補強材料和密封材料2 種類型。若路面本身的強度不夠，出現了貫穿裂縫問題時，應選擇補強材料進行路面裂縫處理；當路面強度滿足設計、使用要求，但是在干縮、溫差等因素影響下路面出現裂縫時，應注意采用密封材料進行處理。

現階段，環氧樹脂類材料是較為常用的一種補強材料，該材料有較高的模量，環氧樹脂類材料在使用中需滿足JTJ 073.1-2001 的要求，即灌入稠度小于20 s，纜繩強度和黏結強度分別不低于5 MPa 和3 MPa，此外材料的斷裂伸長率多保持在2%～5%。而在密封材料選擇應用中，瀝青、聚氨酯類是2 種較為常見的材料，這些材料的灌入稠度需保持在20 s，材料拉伸強度和黏結強度均不得低于4 MPa，此外要求密封材料的斷裂伸長率不低于50%。

4.2 修補方法應用

4.2.1 壓注灌漿法

該方法多用于水泥混凝土表面裂縫處理，這些裂縫多為非拓展性裂縫，且裂縫的寬度不超過0.5 mm。噴嘴灌入法、注射器注射法是壓注灌漿法應用的2 種基本形態。

噴嘴灌入法應用中，（1）進行清縫處理，該操作需要通過特質噴嘴噴入壓縮空氣，同時應注意與鉛絲小鉤子的協調配合，確保縫隙中的泥土雜物能被快速清理干凈。（2）埋設灌漿嘴階段，要求灌漿嘴的間距保持在30 cm，然后按照1∶2 的要求配置松香和石蠟，進行灌漿嘴的安置、穩固處理。（3）按照設計要求進行關鍵材料的配置，要求在材料配置中考慮縫隙寬度及要求。（4）開始進行灌漿和封縫處理，使用壓力灌漿期灌滿配置漿料，在封縫過程中，要求在表層添加水泥漿或砂漿抹面并噴養護劑，實現修補路面的有效保護。（5）完成封縫后，還需要進行修補路面的加熱增強處理，要求加熱溫度控制在50～60℃，加熱的時間保持在1～2 h，然后道路可開放運行。

注射器注射法也是路面修補的重要方式，該方法按照表面處理、拌封縫膠、粘貼底座、封閉裂縫、配漿灌漿、堵塞底座和收面的順序完成施工。在具體施工中，施工技術要點包括：（1）在配制漿料階段，要求重視PcR 主劑與固化劑的比例控制。（2）注漿過程中，采用便攜式灌漿設備完成注漿，要求按照由中線向兩邊的方式進行逐點注漿，為避免注漿料凝固，要求在完成材料配置后的90 min內完成注漿施工，以提升道路應用質量。

4.2.2 直接灌漿法

若公路裂縫的寬度保持在1.5～3 mm，則采用直接灌漿法進行處理。（1）要求先清理縫隙內的泥土和雜質，確保縫內無水且整體干燥。（2）在灌漿前需先鋪設聚氨酯底膠層，要求底膠層的厚度保持在0.2～0.4 mm，底漿的用量保持在0.15 kg/m2。（3）直接灌入配置砂漿完成施工。

4.2.3 擴縫灌漿法

若公路裂縫的寬度小于3 mm，且裂縫處沒有剝落的輕微裂縫，則可采用擴縫灌漿法進行施工。擴縫灌漿法施工技術要點包括：（1）在擴縫機的作用下完成擴縫，擴縫后溝槽寬度保持在1.0 cm，深度不超過板厚的2/3。（2）清理干凈縫隙灰塵后，要求清潔石屑的粒徑保持在0.3～0.6 cm，石屑的含水率需低于1%。（3）完成石屑清理后，配置填縫料，然后按照裝料、灌封、清洗的方式進行施工，填縫料固化后即可開放交通。

4.2.4 斜植鋼筋法

該方法按照鉆孔、清孔、植筋的方式完成施工。施工中要求做好植筋間距的有效控制。通常路面裂縫寬度保持在5 mm，要求控制植筋的角度保持在30°，而當混凝土的容許應力保持在12 MPa 時，控制植筋的間距應保持在0.33 m 以下。

4.3 質量檢查

完成水泥混凝土路面裂縫處理后，還需要對不同施工方式下的實際處理質量進行檢查。在灌漿法施工中，應注重路面修補后防避水能力的系統檢查，在檢查中，要求每修補5 條就必須對其中1 條的施工質量進行抽查。而在植筋處理中，除考慮水泥混凝土路面防避水能力外，還需要考慮公路的傳荷衡量，提升公路整體應用效果。

4 結束語

總之，水泥混凝土路面施工早期出現的裂縫和施工因素是分不開的，只要預防、解決措施正確有效，還是可以避免的；隨著小型機具施工技術的改進和完善，水泥砼路面在農村公路建設中仍將繼續廣泛使用。