水泥砼路面板塊裂縫成因及處治方法探討

甘肅省天水公路管理局武山公路管理段

摘要：水泥混凝土路面是目前我國一種主要的高等級路面。但因?yàn)樵牧?、混凝土配合比、施工等因素的影響，水泥混凝土路面早期易產(chǎn)生裂縫。文章深入分析了水泥混凝土路面出現(xiàn)早期裂縫的主要原因，提出了防治早期裂縫的對策。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面；裂縫成因；防治對策

一、裂縫成因分析

天水市秦州區(qū)簸箕灣梁至藉源林場林區(qū)道路改建工程5.3km路面結(jié)構(gòu)為15cm厚砂礫墊層+16cm厚水泥穩(wěn)定砂礫基層+18cm厚水泥混凝土面層組成。其混凝土路面在施工過程中和施工后出現(xiàn)了不同程度的裂縫，據(jù)調(diào)查，其裂縫大多數(shù)是≤5mm以下的輕微裂縫，其產(chǎn)生的原因：水泥砼是骨料、水泥、水及在存留其中的一部分氣體組成。砼在攤鋪后硬化并產(chǎn)生體積變型，或當(dāng)砼表面失水速度超過實(shí)際泌水的上升速度，新拌砼由于迅速干燥而產(chǎn)生塑性收縮，如近表面砼已相當(dāng)稠硬不能流動但其強(qiáng)度又不足抵抗因收縮受到限制產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，就會產(chǎn)生開裂。根據(jù)水泥砼的特性對裂縫產(chǎn)生的原因分析為：沉降裂縫，塑性收縮裂縫及溫度裂縫；從表面現(xiàn)象分為表層裂縫和貫穿裂縫。

（一）表層裂縫：表層裂縫的主要形式為龜裂，一般為砼表面上碎小的三角形花紋狀裂縫。裂縫很淺，一般為0.5mm以內(nèi)。其產(chǎn)生原因既有砼配合比設(shè)計(jì)原因，又有施工方面原因。設(shè)計(jì)砼配合比不當(dāng)，如水泥用量或砂率過大，外加劑使用不當(dāng)?shù)龋旁趧幼饔孟庐a(chǎn)生離析而導(dǎo)致此類裂縫產(chǎn)生施工方面的原因主要有高溫時(shí)段施工砼運(yùn)距過遠(yuǎn)，砼水分損失較大，干縮變形增大。另外砼澆注后，沒有及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，致使養(yǎng)護(hù)期內(nèi)溫度過高致使溫度荷超過設(shè)計(jì)溫差，路面內(nèi)應(yīng)力增大而導(dǎo)致裂縫。

（二）貫穿裂縫：由縱向、橫向、斜向裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的貫穿整塊砼版厚的裂縫，也就是通常說的斷板現(xiàn)象。從發(fā)生時(shí)間氛圍早期和后期斷板；從形式上分為縱向、橫向斷板。下面主要分析施工過程中產(chǎn)生的早期斷板原因：材料原因：由于水泥一般選擇為國家大型水泥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品，質(zhì)量穩(wěn)定。一般為沙石料問題。主要反映在其中含泥量及有機(jī)質(zhì)含嚴(yán)重超標(biāo)，造成砼中水泥與骨料的界面黏結(jié)不良，產(chǎn)生界面缺陷，易開裂。

基層原因：由于基層的不平整會增加砼界面的摩擦阻力；或基層標(biāo)高失控，使砼厚度不一致，厚度交界處必會成為薄弱斷面，砼收縮時(shí)，就易開裂。另外，用松散材料填補(bǔ)基層低洼處，在不濕潤情況下直接攤鋪砼，也易使拌和物中水分或沙漿散失，使下部砼強(qiáng)度降低，造成開裂、斷板。

砼配合比原因：由于單位水泥用量偏大，導(dǎo)致較大的收縮應(yīng)力，而水灰比偏大，增大水泥水化初期骨料表面的的水膜厚度。施工中計(jì)量不準(zhǔn)，設(shè)計(jì)根據(jù)集料中含水量及時(shí)調(diào)整用水量導(dǎo)致而影響配合比的準(zhǔn)確性，從而使砼強(qiáng)度降低易造成開裂。

施工工藝原因：①攪拌不足或過分，振搗不密實(shí)，形成砼強(qiáng)度不均勻，易導(dǎo)致開裂，但振搗時(shí)間過長就可能造成分層，粗骨料沉入層底，細(xì)骨料留在上層，表面收縮裂縫會增加。②砼拌合時(shí)，如果材料溫度過高，再加上水泥的水化熱，會使砼拌合物的溫度很高，在冷卻硬化過程中會出現(xiàn)較大的溫差收縮，出現(xiàn)開裂，③因停電，機(jī)械故障，運(yùn)輸不易等原因使砼施工中斷，再施工時(shí)未按施工縫處理，新舊砼由于結(jié)合不良和收縮不一致會形成不規(guī)則接縫。④養(yǎng)生不及時(shí)或方法不當(dāng)，尤其是高溫、溫度小，風(fēng)速大的不利條件下，會使砼表面水分蒸發(fā)過快，從而形成干縮裂縫。⑤切縫不及時(shí)，造成砼內(nèi)應(yīng)力集中，在砼板的薄弱處易形成不規(guī)則貫穿縫。

邊界原因：①在施工中，先澆筑一邊的縮縫在另一邊未開始澆筑前已開裂，氣溫下降到一定幅度時(shí)，開裂的縮縫兩邊砼板收縮，這樣后澆筑未切割的慟砼板受較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于砼初期抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會在對應(yīng)位置產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。②當(dāng)溫度下降時(shí)路緣帶本身會收縮，但路緣帶下半部具有粗糙面會帶動初期強(qiáng)度低的砼面板在路緣帶裂縫處產(chǎn)生邊界裂縫。③同樣原因，如果基層穩(wěn)定層已發(fā)生裂縫，裂縫兩邊在氣溫下降時(shí)收縮，產(chǎn)生摩擦力，同樣會帶動上面砼面板開裂。

二、裂縫的處治范圍（K0+000-K5+300）

裂縫的處理及修復(fù)裂縫的處理應(yīng)根據(jù)損壞程度不同可分為：

1、裂縫修補(bǔ)；2、局部修補(bǔ)；3、整板更換。

三、施工準(zhǔn)備（2014年8月20日-2014年8月31日）

主要材料選用：

1、裂縫擴(kuò)縫灌縫法施工材料采用硅酮膠進(jìn)行灌縫。

2、直接灌縫法施工材料采用環(huán)氧樹脂、二甲苯、鄰苯二甲酸二丁脂、乙二胺、水泥或滑石粉按100：40（20～40）：10：8：（200～400）配比組成。

3、植筋法材料采用Ф16mm鋼筋，植筋膠。

四、施工時(shí)間（2014年9月1日-2014年9月20日）

五、處治方法

5.1裂縫修補(bǔ)

1、擴(kuò)縫灌縫法：對縫寬﹤5mm的輕微裂縫，采取擴(kuò)縫機(jī)順著裂縫將裂縫擴(kuò)整成寬1.0cm，深度2.2-2.4cm；清干凈縫內(nèi)砼渣，采用硅酮膠灌至與路面基本持平形成凹面；灌縫材料固化后開放交通。

2、直接灌縫法：輕微斷裂，裂縫無剝落，寬度小于3mm的貫穿裂縫，可采用灌入環(huán)氧樹脂方法修補(bǔ)，該灌縫料由環(huán)氧樹脂、二甲苯、鄰苯二甲酸二丁脂、乙二胺、水泥或滑石粉按100：40（20～40）：10：8：（200～400）配比組成。在施工中產(chǎn)生的收縮裂縫，在未通車前可直接灌注，如果在通車后產(chǎn)生，應(yīng)先清除雜物，在加以灌注。

3、植筋法：為對比不同處治效果，縱縫寬5-15mm的貫穿全厚的裂縫且裂縫處無明顯下沉現(xiàn)象采用斜角植筋法補(bǔ)縫。具體施工工藝如下：

A.距板邊不小于60cm 鉆直徑不小于Ф20mm與板面交角30°的斜孔，間隔交叉鉆孔，間距60cm 。鉆孔深度根據(jù)板厚確定，但不能鉆穿面板，且確保鋼筋水平投影長度不小于15cm 。

B.灌入植筋膠錨固劑，植入鋼筋，但路表面不得裸露鋼筋頭。鉆孔可借鑒鑿除放置橫向傳力桿的方式。鋼筋采用螺紋鋼筋，直徑Ф16mm。

C.灌縫根據(jù)裂縫的情況選用擴(kuò)縫灌縫的方法對裂縫進(jìn)行處理封水。灌漿材料采用硅酮膠。

4、注漿法：對處治路段病害板塊進(jìn)行板底注漿穩(wěn)板措施，避免路面病害的進(jìn)一步發(fā)展，也進(jìn)一步提高了處治效果。

5.2局部修補(bǔ)

對于局部斷裂損壞，進(jìn)行小塊修復(fù)時(shí)，較徹底的辦法是將凹槽鑿至貫穿板厚，在凹槽邊緣板厚中央打洞，深10cm，直徑4cm，水平間距30～40cm.每個(gè)洞應(yīng)先將周圍濕潤，插入一根Ф18～20mm，長約20cm的鋼筋，然后用快凝砂漿填塞搗實(shí)，待砂漿硬化后澆筑快凝砼振搗實(shí)，抹平即可。

5.3整板更換

由于路基或基層問題造成砼板斷裂或錯(cuò)臺，在整板鑿除后，應(yīng)先處理好路基或基層，重新澆筑新砼板加鋪鋼筋網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)。對于路基穩(wěn)定性差，沉降沒有完全結(jié)束的段落，可采用控制塊換補(bǔ)斷板。修補(bǔ)塊縫宜用水泥砂漿填滿，防止?jié)B水破壞。

六、結(jié)束語：

水泥混凝土路面早期裂縫的成因錯(cuò)綜復(fù)雜，只要保證基層施工質(zhì)量，嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格控制配合比和水灰比，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生，采用真空吸水工藝，及時(shí)切縫，同時(shí)，以人為核心，以預(yù)防為主，牢固樹立“質(zhì)量第一”的觀念，科學(xué)組織，精心施工，嚴(yán)格管理，層層把好質(zhì)量關(guān)，水泥混凝土路面的早期裂縫是完全可以防止的，這也必將促進(jìn)我國水泥混凝土路面的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。