灰土路基混凝土路面早期裂縫及斷板問題探析

侯莉

摘要：隨著水利工程投入的加大和人民收入水平的提高，水利工程規(guī)劃不只注重水利工程修建，也兼顧田間生產(chǎn)條件的改善，考慮水利工程的投入主要還是解決水利的問題，不是交通、公路部門道路投資大標(biāo)準(zhǔn)高，田間道路工程很多設(shè)計(jì)為水泥混凝土路面，但其基層設(shè)計(jì)為石灰土路基。

關(guān)鍵詞：灰土路基 路面 早期裂縫 斷板

中圖分類號：TV543文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

本人參與監(jiān)督管理的2011年小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目，道路既為石灰土路基的混凝土路面。石灰土路基造價低廉，具有較高的強(qiáng)度及較強(qiáng)的整體性，但施工技術(shù)復(fù)雜，工序要求精細(xì)，影響石灰土質(zhì)量因素較多，施工質(zhì)量控制比較困難。在去冬今春的施工過程中，發(fā)現(xiàn)施工期間有數(shù)量眾多的裂縫出現(xiàn),有的路面澆筑后還未拆模就出現(xiàn)裂縫，時間短的在澆筑當(dāng)天下午,時間長的在澆筑后3-5天,且裂縫有逐漸擴(kuò)大和發(fā)展的趨勢,日澆筑4m寬路面長120-150m左右的水泥混凝土路面，出現(xiàn)的橫向裂縫3～5條，多得8-10條左右。裂縫發(fā)展的結(jié)果既產(chǎn)生“斷板”，斷板是水泥混凝土路面的主要危害?；炷谅访嬖缙诹芽p及斷板問題一直困擾著施工企業(yè)、監(jiān)理、業(yè)主等參建各方，現(xiàn)就灰土路基混凝土路面早期裂縫及斷板產(chǎn)生的原因、對策及斷板處理措施談幾點(diǎn)看法：

一、裂縫產(chǎn)生的原因

1.1石灰土路基的因素

（1）石灰土路基強(qiáng)度不足

石灰土路基是混凝土路面荷載的直接承當(dāng)者，沒有足夠的強(qiáng)度或強(qiáng)度不均，混凝土路面就會下沉彎折而開裂損毀，因此必須嚴(yán)格控制路基施工質(zhì)量。

（2）石灰土路基平整度影響

石灰土路基表面不平整，致使?jié)仓幕炷谅访?，厚度不一致，在荷載作用下，轉(zhuǎn)折處產(chǎn)生局部應(yīng)力，而使混凝土產(chǎn)生開裂。

（3）石灰土路基鈣化時間影響

養(yǎng)生時間短，石灰沒有充分鈣化，部分大一點(diǎn)的顆粒，在澆筑混凝土后，進(jìn)一步水解，產(chǎn)生巨大頂力，至使混凝土路面開裂破壞。

（4）水灰土路基含水量少

混凝土澆筑時，基層沒有及時灑水，石灰土基層干燥，含水量少，吸收混凝土拌合物中水份，使混凝土迅速脫水，不能滿足混凝土凝結(jié)需要，而產(chǎn)生開裂。

1.2混凝土路面的因素

（1）混凝土原材料

石子顆粒不規(guī)整，片狀、針狀顆粒含量大，級配差，水泥品種與混凝土強(qiáng)度要求不匹配，水泥熟化時間短，水泥早強(qiáng)劑添加超量，砂子顆粒細(xì)、雜質(zhì)多含泥量大等都將嚴(yán)重影響混凝土路面澆筑質(zhì)量，易產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土配合比

水灰比偏大，施工中為了滿足和易性需要常采用較高的配合比，而水泥完全水化最低水灰比為0.26-0.29，偏大的水灰比增大了水化初期骨料表面的水膜厚度，影響了混凝土的強(qiáng)度，易產(chǎn)生裂縫。

（3）混凝土施工工藝

攪拌不足或過分，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸混合料產(chǎn)生離析，澆筑不均勻，振搗不密實(shí)，形成混凝土的強(qiáng)度不足，易導(dǎo)致早期開裂形成斷板。振搗時間不宜過長，否則會造成分層粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層造成強(qiáng)度不均勻，致使表面收縮裂縫增加?；炷翝仓陂g因停電、機(jī)械故障、運(yùn)輸不暢、氣候突變、停料、收工等原因使混凝土的澆筑作業(yè)中斷，再澆筑時未按施工縫處理，導(dǎo)致新舊混凝土結(jié)合不良和收縮不一致形成一條不規(guī)則的裂縫。

（4）混凝土干縮

干縮是指混凝土處于干燥環(huán)境中，混凝土內(nèi)部吸附在膠體顆粒上的水分蒸發(fā)引起膠體失水，另外在混凝土毛細(xì)管內(nèi)游離水分的蒸發(fā)，使毛細(xì)管負(fù)壓增大，由此造成混凝土的干縮現(xiàn)象，這種干縮表面較大，內(nèi)部較小，導(dǎo)致混凝土表面受到拉力作用，當(dāng)拉力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，在混凝土表面將產(chǎn)生裂縫。

（5）混凝土養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)生不及時或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)。尤其是氣溫高、濕度大、風(fēng)速強(qiáng)的不利條件，就會使混凝土表面水分蒸發(fā)過快，從而形成干縮裂縫。

（6）切縫不及時

混凝土路面的長度隨著澆筑進(jìn)度而增長，其抗拉、抗折強(qiáng)度增加，板內(nèi)拉應(yīng)力、彎折應(yīng)力同時增大，超過混凝土的極限強(qiáng)度時，即在路面產(chǎn)生裂縫，切割假縫的作用就是使之在切縫處，有規(guī)則的斷開。掌握切縫時間很重要，切縫不及時，造成混凝土內(nèi)應(yīng)力集中在混凝土板的薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫。

二、預(yù)防和控制裂縫措施

2.1嚴(yán)格控制石灰土路基的施工質(zhì)量

基層必須按照規(guī)范施工，嚴(yán)格控制好基層標(biāo)高以及平整度，對于路基其壓實(shí)質(zhì)量的要求應(yīng)達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度和彎沉值，并充分考慮地下水對路面穩(wěn)定性的影響，做好排水設(shè)施。

影響石灰土強(qiáng)度的因素較多，總結(jié)起來有土料、石灰的品質(zhì)及劑量，混合料含水量、施工季節(jié)、碾壓密實(shí)度及成品的養(yǎng)護(hù)方面。

合理選擇土質(zhì)，有條件的優(yōu)先選用塑性指數(shù)在15-20之間，顆粒的最大粒徑不大于10mm的粉質(zhì)粘土或粘質(zhì)粉土。

進(jìn)場石灰要能滿足技術(shù)規(guī)范所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用Ⅲ級以上的生石灰，在使用前7～10天集中溶解。消解后的石灰應(yīng)保持一定的濕度，以免過于飛揚(yáng)，但也不能過濕成團(tuán)，并篩除超過10mm以上的顆粒盡快使用。布灰均勻，充分拌合，及時進(jìn)行灰劑量檢驗(yàn)，含灰量必須符合設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范要求，否則，必須進(jìn)行二次布灰。

在最佳含水量時碾壓，板體密實(shí)度大，能夠較好防止灰土干縮裂紋，增強(qiáng)板體結(jié)構(gòu)整體性，提高板體強(qiáng)度。選擇合理的施工天氣和季節(jié)，石灰土不宜在冬季施工，施工氣溫不低于5℃，并最好在第一次冰凍來臨之前結(jié)束施工，降雨季節(jié)應(yīng)停止施工，防止冰凍水泡破壞灰土板體的強(qiáng)度。石灰土成型后及時進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，合格后及時進(jìn)行保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生期一般不少于7天，封閉交通。

基層養(yǎng)生結(jié)束后，及時澆筑水泥混凝土路面，以防止基層因暴露時間長產(chǎn)生干縮裂縫。基層若出現(xiàn)裂縫，在面板澆筑前應(yīng)采取封閉裂縫處理，預(yù)防因基層裂縫反射到面板上來。

2.2嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量

合理選用水化熱低，干縮性小的水泥，可有效防止早期裂紋。施工中，不得使用高溫水泥，特別是剛出爐的溫度超過70℃應(yīng)嚴(yán)禁使用。不同標(biāo)號、不同廠家、不同種類、不同批產(chǎn)的水泥嚴(yán)禁混合使用；盡量采用旋轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的發(fā)熱量少、收縮量小的硅酸鹽道路水泥或普通硅酸鹽水泥。

水泥混凝土路面的主要力學(xué)指標(biāo)是抗折強(qiáng)度。不同質(zhì)量、不同級配的骨料，其抗折、抗壓強(qiáng)度的差異很大，盡可能的采用碎石和粗砂，碎石最大粒徑不超過40mm。①骨料的強(qiáng)度應(yīng)高于混凝土標(biāo)號的1.5倍，其壓碎值不宜大于20%。②骨料材質(zhì)要符合質(zhì)量要求，通過硫酸鈉溶液浸泡，然后烘干，經(jīng)5次循環(huán)的質(zhì)量損失不宜大于8%。③骨料中片狀顆粒應(yīng)控制在15%以內(nèi)。⑤顆粒級配合理。路面混凝土宜采用三級配骨料，小尺寸骨料必須用足，大尺寸骨料不能過多。④骨料中粘土、淤泥、塵宵、硫化物和硫酸鹽、有機(jī)物、云母、輕物質(zhì)及針片狀顆粒等有害雜質(zhì)，要采用高壓水沖洗措施將其控制在3%以內(nèi)。

2.3嚴(yán)格混凝土配合比

材料顆粒、級配、水灰比和用水量對防止混凝土早期裂縫起重要作用。首先要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比施工。其配合比設(shè)計(jì)要通過實(shí)驗(yàn)擬定設(shè)計(jì)配合比，試拌調(diào)整配合比后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場澆筑條件，材料干濕度程度，攤鋪機(jī)具和氣候條件隨時進(jìn)行調(diào)整，按照調(diào)整好的配合比施工，集料稱量誤差控制在3%以內(nèi)。其次是盡量減少單位用水量和單位水泥用量，也可以通過摻加減水劑和加氣劑以及良好的集料級配來實(shí)現(xiàn)混凝土的和易性。

2.4混凝土制作及運(yùn)輸

每天開始拌和前，應(yīng)根據(jù)天氣變化情況，測定砂石材料的含水量，以調(diào)整拌制時的實(shí)際用水量，要堅(jiān)持稱量配料，要派人每半天檢查混合料的塌落度2次，自拌混凝土1-2cm,商品混凝土不超過7cm。要控制好拌合時間（一般為90秒左右），以保證混合料均勻水泥砂漿充分包裹石子。

混凝土在運(yùn)輸過程中，應(yīng)注意行車平穩(wěn)，防止混合料離析，運(yùn)輸距離不宜超5km。如遇下雨、烈日等氣候，混合料表面須加蓋覆蓋物以防雨水的滲透和水份的蒸發(fā)，從而保證混合料的均勻性。

2.5優(yōu)化施工工藝

（1）控制混凝土的澆筑過程

混凝土在澆筑過程中，用人工攤鋪時，應(yīng)該用鐵鍬反扣，不能遠(yuǎn)距離拋擲，以防止拌和物離析，同時要注意攤鋪均勻，考慮混凝土振搗后沉降量，虛鋪厚度增加約10%。振搗是使混凝土密實(shí)的重要手段，必須均勻有序的進(jìn)行，出現(xiàn)過振或漏振動，都會造成混凝土強(qiáng)度不均勻?；炷恋恼駬v應(yīng)該從靠邊角的地方用插入式振搗器有序的振搗，尤其要注意充分振搗密實(shí)，然后再用平板振搗器縱橫交錯地全面振搗，最后用振動梁托振，振動梁速度不宜過快，每分鐘1m左右即可，托振過程中多余的混凝土將隨著振動梁的托移而刮去，底凹處應(yīng)及時補(bǔ)填，以保證混凝土路面平整度。

（2）注意控制施工溫度

混凝土澆筑的溫度一般應(yīng)低于30℃，夏季施工時不宜超過35℃。并采用人工降溫措施，一般選在早晚施工效果較好。同時注意保持基層頂面在澆筑前充分濕潤，對干燥的骨料充分灑水或在料場搭棚遮陽以降低溫度或采用冰水進(jìn)行攪拌。在施工中要經(jīng)常注意天氣變化情況，如遇溫度急劇變化和大風(fēng)突然來臨應(yīng)提前養(yǎng)生。高溫時修整抹面后應(yīng)及早覆蓋，避免日照，保持表面溫度，減少水分蒸發(fā)。

（3）縮縫的預(yù)防及切割

控制混凝土路面裂縫產(chǎn)生，一是預(yù)防，采取合適的縮縫構(gòu)造形式，合理縮縫間距，誘導(dǎo)縮縫在裂縫位置展開，如在混凝土板底部設(shè)誘導(dǎo)裂縫的木條，使弱斷面效用更加顯著?；炷潦湛s應(yīng)力隨著板長的增加而增大，因此我們盡可能采用短板，設(shè)縫間距一般4-5m為宜。二是切縫，在縮縫發(fā)生前及早形成弱斷面，切縫深度一般為混凝土板1/3-1/4。根據(jù)施工進(jìn)度溫度條件，配備足夠的鋸縫機(jī)械，提高鋸縫質(zhì)量的關(guān)鍵是掌握最佳鋸割時間，最佳鋸割時間主要是受強(qiáng)度的影響，切縫時間早強(qiáng)度低，易產(chǎn)生缺邊掉角的現(xiàn)象，切縫時間晚水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不能及時釋放，當(dāng)溫度應(yīng)力超過超過混凝土抗折強(qiáng)度時，就會發(fā)生裂縫斷板，通過切割試驗(yàn)，混凝土路面最佳切割強(qiáng)度可確定在2.5～3.0Mpa，由此我們可以看出混凝土路面板最佳切割強(qiáng)度允許范圍很小，施工中必須嚴(yán)格掌握切割時間，配足切割設(shè)備，確保在允許的混凝土強(qiáng)度范圍內(nèi)，切割完畢。切割時間一般在混凝土抹面拉毛后4-24h，如遇天氣等原因，應(yīng)每隔20-40m先鋸一條縫，及時釋放板內(nèi)早期應(yīng)力，然后抓緊補(bǔ)切，間距4-5m。

2.6采取合理的養(yǎng)護(hù)措施

混凝土中水分蒸發(fā)過快干燥而產(chǎn)生裂縫，并保證水泥水化過程的順利進(jìn)行，混凝土必須及時養(yǎng)生，路面一般采用覆蓋麥草、棉氈毯等濕養(yǎng)生和覆蓋塑料薄膜兩種方法。

三、斷板的處理方法

裂縫進(jìn)一步發(fā)展，就形成斷板，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，否則路基進(jìn)水將造成大面積混凝土路面毀壞。目前實(shí)踐采用的方法有：

（1）斷裂嚴(yán)重，路面喪失大部分承載能力。將斷裂及斷縫兩側(cè)寬30-40cm的范圍內(nèi)混凝土板全部鑿除，并清至基礎(chǔ)層，重新澆筑。

（2）細(xì)而集中，淺裂縫或路面有表面缺陷。在斷縫兩側(cè)寬30-40cm的范圍內(nèi)鑿除混凝土，深度8-10cm，放置鋼筋網(wǎng)澆筑細(xì)石混凝土，施工時鑿除混凝土表面，形狀要盡量規(guī)整，新澆部分應(yīng)與原板顏色一致，與拉毛的紋路一致，保持混凝土路面整體效果。

以上兩種方法采用，都要注意新老混凝土的一致性，并使之粘接良好，必要時加入膨脹劑，以防形成新的斷縫。

無論采用什么辦法處理，都屬于補(bǔ)救措施，從根本上防止發(fā)生裂縫，降低斷板率，則需以預(yù)防為主。精心施工，剔除每一個可能發(fā)生裂縫斷板的因素，把握好切縫的時間、深度，在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高混凝土路面施工技術(shù)水平。

結(jié)束語

每個工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案不同，原材料、施工設(shè)備、施工人員等施工條件千差萬別，工程所處的地理位置及氣候條件不斷變化，所以在工程實(shí)踐中要靈活掌握，因地制宜，采取有針對性的措施，但只要嚴(yán)格執(zhí)行施工操作規(guī)程和技術(shù)要求，在施工中抓好基層強(qiáng)度，保證澆筑質(zhì)量，及后續(xù)的切縫養(yǎng)護(hù)等防治措施，水泥混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。