水泥混凝土路面的裂縫控制

葉國元

（甘肅省金昌市金川集團工程建設有限公司，甘肅 金昌 737100）

2018—2019 年，筆者分別參與了金昌市聚金怡園小區與金川集團選冶化廠區的水泥混凝土路面的施工，混凝土道路總長超過28 km，在工程施工過程中多次出現水泥混凝土路面各種裂縫，根據已有相關知識及施工實際認真分析了混凝土路面裂縫產生的原因，進行如下分析總結。

1 裂縫出現的種類

1.1 不規則裂縫

呈現由一點或幾點引出長短不一，方向無規則變化，裂縫寬度在0.1 mm 左右的裂縫，裂縫一般在混凝土終凝前后出現。

1.2 橫向裂縫

裂縫垂直于馬路，一般超過路面一半以上或直接貫通整個路面，使整個混凝土路面斷裂，裂縫之間相隔10 m 左右，裂縫寬度在0.5 mm 以上。此種裂縫一般在混凝土終凝后出現。

1.3 縱向裂縫

裂縫平行于路面，一般在混凝土路面相對一側，如果左幅有則右幅沒有，右幅有則左幅沒有。裂縫長在6～30 m 不等，裂縫寬度在1 mm 以上，一般在混凝土路面形成半年以后出現，一般都使路面達到斷板[1-2]。

2 裂縫發生的時間段

（1）春季一般容易出現不規則裂縫，尤其在風速大于4 級以上。

（2）夏季的中午也容易出現不規則裂縫，尤其在溫度高于35 ℃以上，地表溫度在40 ℃以上。

（3）垂直裂縫一般在秋末至冬季出現。

3 裂縫與混凝土的攪拌

（1）現場攪拌的混凝土一般不易出現橫向裂縫和縱向裂縫，甚至很少。

（2）集中攪拌的混凝土容易出現不規則裂縫，而且橫向裂縫出現比現場攪拌的混凝土裂縫出現概率高2～3 倍。

（3）縱向裂縫一般出現在混凝土集中攪拌且幅寬12 m 的混凝土路面。

4 原因分析

4.1 路基沉降

（1）道路基層軟弱地基未進行加固或換土處理，隨著地基上荷載的增加，造成基層持力層強度和穩定性下降，使基層出現變形，導致混凝土裂縫的產生，影響道路的使用。

（2）填土層等基層因材料不符合設計要求、土的含水率過大或不足、夯實或碾壓遍數不夠等原因，造成基層密實度不足或不均勻而產生壓密變形，直接導致混凝土裂縫的產生。

4.2 溫度變化

施工期間溫度變化大，造成混凝土收縮不均勻，路面就產生裂縫，且多呈現不規則形狀。

4.2.1 春季施工沒有采取必要的防風措施

金昌地區在春季氣候干燥，風速較高，且風向變化較多，一般早上風速在1—2 級，下午就達到4—6 級以上，加上金昌地區溫度屬沙漠氣候，中午溫度升溫較快，很容易使混凝土表面急速失水，造成混凝土表面失水過多過快，滿足不了水泥水化所需水量，使混凝土表面出現不規則裂縫。

4.2.2 夏季施工沒有采取必要措施避開高溫階段

規范要求：“氣溫過高時應避開中午施工，可在夜間施工”；“當混凝土攪和物溫度在30～35 ℃時，混凝土板的施工應按夏季施工規定進行。”金昌地區屬沙漠氣候，夏季最高溫度可達38 ℃，地表溫度甚至達到43 ℃以上，這種情況一般出現在中午11：30-14：30 時段，這一時段施工，溫度對混凝土路面的影響特別大，特別容易出現不規則裂縫，尤其在使用集中攪拌的混凝土時，因混凝土供應時間緊張，施工時急于抓緊施工，在中午很難停止施工，往往出現此類情況。

4.3 在施工過程中控制施工工藝，避免產生干縮裂縫

混凝土的濕脹干縮是由于混凝土中水分變化引起的。當混凝土在水中硬化時，會引起微小膨脹，這是由于凝膠體中膠體粒子吸附水膜增厚，使膠體粒子間的距離增大所致。當混凝土在干燥空氣中硬化時，會引起干縮，這是因為混凝土內部吸附的水分蒸發會引起凝膠體緊縮，以及游離水分蒸發使毛細孔負壓增大。

干縮變形對混凝土的危害較大，它可使混凝土表面出現較大拉應力而導致開裂，使混凝土的耐久性嚴重降低。混凝土的干縮率按試驗室測定，其值可達3×10-4～5×10-4，實際構件的尺寸較大，其干縮率遠小于試驗值，設計上常采用的混凝土干縮率為1.5×10-4～2×10-4，即1 m 混凝土收縮0.15～0.2 mm。

混凝土的干縮主要是由混凝土中水泥石的干縮引起的，而骨料卻對混凝土的干縮有制約作用。因此，影響干縮的主要因素是：

（1）用水量。在水灰比一定的條件下，用水量越多，即水泥漿含量越多，則干縮越大。平均用水量每增加1%，干縮率增大2%～3%。

（2）水灰比。水灰比愈大，水泥石中毛細孔隙越多，混凝土干縮也越大。

（3）水泥品種及細度。火山灰水泥的干縮最大，而粉煤灰水泥的干縮最小。水泥越細，干縮率也越大。

（4）骨料種類。彈性模量大的骨料，干縮率小；用吸水率大、含泥量大的骨料，則收縮率大。

（5）養護條件。混凝土在終凝前養護不及時，造成表面水分蒸發過快，推遲或妨礙水泥的水化，從而導致混凝土路面干縮裂縫。延長潮濕養護時間，可推遲干縮的發生和發展，但對混凝土的最終干縮并無顯著影響。

混凝土在中午澆注后，在壓光后為達到表面美觀一般在初凝前不進行覆蓋保護，因為這時覆蓋往往會刮傷壓光面，而此時的溫度一般都在30 ℃以上，水泥混凝土表面會迅速失水以及失水過多過快，產生干縮裂縫。

混凝土路面澆注完成后，經過表面修整抹面后應盡快采取措施避免新澆注的混凝土日光曝曬，使其表面減少水分蒸發量，防止混凝土表面迅速失水而產生干縮裂縫。

4.4 切縫不及時，產生應力收縮裂縫

在高溫季節，又在覆蓋升溫的情況下施工，應加強觀察，根據具體溫度及混凝土配合比情況，及時進行切縫，使混凝土內部的拉應力釋放在切縫部位。

混凝土設計的收縮切縫一般在5～6 m，如果在混凝土收縮時的應力大于混凝土內部產生的拉應力時，在應力集中處定會產生裂縫，而這種裂縫以橫縫較多。切縫要保證切縫的深度，切縫不夠深，混凝土應力收縮裂縫就會偏離切縫位置。

根據混凝土配料不同，應選擇比較適當的時間及時切縫。根據現場經驗，集中攪拌的混凝土路面，當板面成活后，在當時溫度條件下一般要在8～14 h切縫，現場拌制混凝土為10～14 h 進行切縫，切縫時，根據施工經驗，縫邊混凝土會有小量毛齒，如果縫邊特別整齊則很可能出現橫縫，毛齒過大則影響混凝土路面的美觀。另外切縫及時的混凝土路面，在5～6 d 切縫處會自然斷開，應力得到釋放。

另外，在夜間施工的混凝土，一般在第二天進行切縫，當中午揭開覆蓋物進行切縫時，往往忽略了水泥混凝土路面的澆水養生工作，切縫的同時除切除縫部位有水外，其余地方均處于暴曬當中，沒有進行及時覆蓋灑水，會使混凝土表面迅速失水。達到一定程度，滿足不了水泥水化的水分時，表面就會出現不規則裂縫。

4.5 外加劑控制不到位，使混凝土路面產生收縮裂縫

目前，建筑市場出現了很多新型的外加劑和摻合料，質量保證主要靠強度實驗的結果，幾乎沒有進行體積變形穩定性方面的實驗，而許多材料都有增加收縮的特點，必須進行長時期準確的收縮試驗，才能得到有利于控制裂縫的材料。在實際施工中，集中攪拌的混凝土比現場拌制的混凝土在成活后收縮速度快，主要是集中攪拌混凝土中加有緩凝劑、減水劑等混凝土外加劑。所以，集中攪拌的混凝土路面切縫時間要比現場拌制的混凝土路面早5～8 h，裂縫出現概率也就高于現場拌制的混凝土。

4.6 混凝土板面設計太大，使混凝土路面產生應力收縮裂縫

（1）在小區周邊道路，混凝土路面設計寬度為6 m，分左右兩幅，切縫間距為5 m，經過兩年施工，從未發現混凝土有縱向裂縫，橫向裂縫個別切縫不及時偶有出現。但在選冶化廠區路面設計寬度為12 m，左右兩幅，切縫間距為6 m，幾年來，單邊縱向裂縫出現較多而且普遍。

（2）在混凝土路面設計中，左右兩幅之間為避免以后產生錯臺現象，一般用ф18 mm 的螺紋鋼筋間距800 mm 連接，混凝土路面在應力收縮時，這些鋼筋無疑對左右兩邊的混凝土板塊起到整體連接作用，原本6 m 寬的路面，按設計應為3 m×5 m 分隔，但由于鋼筋拉結作用，路面板塊則變為6 m×5 m，12 m 路面按原設計為6 m 板塊則變為12 m×12 m，使其混凝土板塊過大，混凝土收縮產生的拉力拉斷路面。

4.7 其他原因，導致混凝土路面產生裂縫

在實際施工與使用中，對混凝土路面澆筑不連續、過早行車、車輛的超載、灌縫的質量、裂縫不及時修理，路邊種植花草對路基的影響都會使混凝土路面產生縱向或橫向裂縫，可針對不同情況區別處理。

5 預防措施

路面產生裂縫的因素是多方面，而且相互作用，應抓住主要矛盾，建議采取以下預防措施，避免出現質量問題。

（1）路基方面：對軟土地基，一般先將基層以下一定范圍內的軟土層挖走，然后回填如粗砂、碎石、灰土、礦渣等強度較高、壓縮性較低的材料，增強路基的穩定性，提高基層的承載力；控制好含水量，分層回填、夯實后提升路基的抗剪強度。

道路基層一般包括填土層、水泥碎石（砂礫）層、水泥穩定層等，嚴格控制填土層土的最優含水量，采用分層壓實法，每層松鋪厚度不超過30 cm，自上而下水平分層，逐層填筑，逐層壓實，使基層密實度>90°，達到設計要求。控制水泥碎石（砂礫）粒徑，最大粒徑不大于40 mm，減少空隙率，再分層填筑，分層碾壓；水泥穩定層推鋪面積不宜過大，碾壓多遍后及時養護，使其密實度達到設計要求。施工中，對管道及容井周邊處路基，應采用人工夯實或小型打夯機夯實，或做一些相應的加強措施，以增加混凝土的拉應力。

（2）在混凝土路面施工中避開大風天氣，一般風速在5 級以下較好，5 級以上盡量不要施工，條件不允許時，應采取遮擋攔風的相關措施。

夏季施工，必須避開高溫時間，可選擇第一天下午開始施工，第二天中午完全覆蓋。以上兩點對混凝土的不規則裂縫尤為重要。

（3）對已完成的混凝土路面，應覆蓋混凝土表面每天均勻灑水養護，或采用薄膜布養護，保證混凝土表面濕潤，養護時間不少于14 d，防止表面失水太快形成干縮裂縫。

混凝土覆蓋澆水養護，澆水次數要保證混凝土處于潤濕狀；采用塑料薄膜布養護時，要確保塑料布內有凝結水，使混凝土不受溫、濕度變化的影響，防止冷縮和干縮。另外要注意切縫時非覆蓋區的灑水養生。

（4）切縫的時間以混凝土的強度來控制，一般當混凝土強度達到設計強度的25%～30%時為適宜的切縫時間，切縫深度一般為1/4 板厚，最小切縫深度為5 cm，適當地加大切縫深度能有效防止早期不規則裂縫；同時采用間隔切縫或間隔壓縫都可以避免產生早期裂縫。

道路上一般都應設置脹縫，距離不超過20 m，中間設傳力桿，用聚氨酯、瀝青油膏等軟性材料填縫，能有效的緩解混凝土收縮產生的應力[3]。

（5）控制外加劑的摻量，并使用穩定性有保證的外加劑。盡量減少外加劑對混凝土產生收縮變形，最好在實驗室進行相應的混凝土體積穩定性試驗，以保證外加劑的穩定性。

（6）混凝土路面的板塊應選擇合理尺寸，進行混凝土收縮拉應力的驗算，對左右兩幅間鋼筋的連接方式應進行認真研究，使其具備收縮功能。

6 混凝土裂縫的處理建議

水泥混凝土路面裂縫產生后，在外力作用和環境因素的影響下，裂縫擴展，導致路面破損，降低路面使用壽命，影響美觀度。因此，在裂縫出現時要及時查找原因，及時處理。

（1）對水泥混凝土板塊細小裂縫的處理：采用注漿法，先將裂縫內泥土、雜質清除干凈，并保持縫內干燥，利用壓力設備將水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等膠結材料壓入混凝土的裂縫中，注漿完成后，養護3 h，使膠結材料與混凝土形成一個整體，增強路面的耐久性。

（2）對于水泥混凝土網裂、脹縫、施工縫、縮縫處的局部破壞裂縫的處理可采用在縫的兩側各25～35 cm 范圍內鑿一條深度為裂縫深度的槽，剔除松動的混凝土，槽內各面保持粗糙，用水沖洗干凈，且不得有積水，在澆筑混凝土時，先在槽內刷一層水泥漿或鋪一層與混凝土成分相同的水泥砂漿，可采用微膨脹混凝土、強度等級比原標號高一級的混凝土澆筑，加強振搗，確保新舊混凝土結合緊密[4]。

（3）對于水泥混凝土板塊較大的裂縫，特別是由于路基基層沉降引起的斷板處理，應及時拆除已損壞的混凝土板，對基層經過加固處理，符合設計要求后，再在原位置澆筑新的同標號混凝土。

水泥混凝土路面裂縫形成，會嚴重降低混凝土路面的承載力、耐久性、美觀度，為此，只有在實際工作中善于發現問題和總結經驗，施工過程中按行業標準規范，加強過程控制，嚴控質量關，將會有效減少路面裂縫，提高道路的使用性能。