淺析水泥混凝土路面裂縫類型與防治措施

宋寶林

（通渭縣縣鄉(xiāng)公路管理局，甘肅 通渭 743300）

砼路面直接承受行車(chē)荷載的作用，受氣候、水、溫度等因素的直接影響，因而在使用過(guò)程中是最容易受到破壞的結(jié)構(gòu)層。筆者參加通渭縣水泥混凝土路面工程項(xiàng)目建設(shè)管理，對(duì)建成的水泥混凝土路面，有個(gè)別路段出現(xiàn)裂縫、斷板等病害 ，根據(jù)水泥混凝土路面的特點(diǎn)，結(jié)合水泥混凝土路面的使用情況，分析水泥混凝土路面裂縫的類型及產(chǎn)生的主要原因及防治措施。

1 水泥混凝土路面裂縫的類型

1.1 縱向裂縫

縱向裂縫。縱向裂縫是指和路線走向平行或基本平行的裂縫。產(chǎn)生原因主要是路基填料土質(zhì)不均勻、含水量不均勻、施工方法不當(dāng)?shù)龋瑢?dǎo)致路基不均勻沉降，從而使路面板體在自重和行車(chē)壓力作用下產(chǎn)生縱向裂縫。

1.2 橫斜向裂縫

橫向裂縫。橫向裂縫是指垂直于路線方向的有規(guī)則的裂縫，其產(chǎn)生的原因主要有水泥混凝土失水干縮、冷縮、切縫不及時(shí)等。失水干縮橫向裂縫是混凝土表層水分散失或體積收縮受到約束所產(chǎn)生的裂縫，一般發(fā)生在水泥混凝土水化、硬化的早期；冷縮裂縫是指由于水泥混凝土冷縮產(chǎn)生拉應(yīng)力而引起的路面板開(kāi)裂。

1.3 斷板

混凝土斷板是指水泥混凝土路面在施工養(yǎng)生期或正常使用過(guò)程中在無(wú)切縫處產(chǎn)生裂縫，經(jīng)發(fā)展使整塊混凝土板塊斷裂形成兩塊或兩塊以上不規(guī)則的現(xiàn)象。斷板是水泥混凝土路面的主要病害之一，特別是施工期間出現(xiàn)的斷板，將直接影響到水泥混凝土路面的使用年限。

2 裂縫的成因

通渭縣地處“甘東黃土地區(qū)（Ⅲ3）”，黃土溝壑縱橫，地形起伏較大。沿線地貌單元較單一，多為從塬上發(fā)育的溝谷側(cè)蝕擴(kuò)展殘余的嶺和梁。境內(nèi)氣溫的緯向分別不大，垂直分布差異明顯。年平均氣溫3～8℃。 年均最高 8.2～13.2℃,平均最低氣溫 0.1～1.0℃,平均降水在 451～500mm，同一地區(qū)的降水量，隨地勢(shì)增高而增大。全年降水量主要集中在7、8、9三個(gè)月，且常以暴雨出現(xiàn)，占全年降水量的53%左右，年降水量年季變化大，春季及初夏極易發(fā)生干旱，夏秋則易出現(xiàn)旱澇災(zāi)害。區(qū)域?qū)傥己铀?，為季?jié)性河流，無(wú)常流水，且地下水埋藏較深。結(jié)合本地區(qū)地理?xiàng)l件，就水泥混凝土路面裂縫原因分析如下：

2.1 裂縫的成因

2.1.1 路基、基層的影響

（1）基層平整度差，導(dǎo)致混凝土面層厚度不勻，離散性大，在行車(chē)荷載及溫度翹曲應(yīng)力作用下，使得路面應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫；（2）地基強(qiáng)度不均勻，路基填料混雜或壓實(shí)不好，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫；（3）路基軟弱，未壓實(shí)，或路面基層強(qiáng)度不足，沉降量過(guò)大，混凝土板受彎產(chǎn)生裂縫；（4）半填半挖路段，填挖交接處未按要求進(jìn)行處理或處理不好，或填方部分未壓實(shí)，導(dǎo)致填方部分沉降或滑移而造成裂縫；（5）老路拓寬，新填土部分施工方法不當(dāng)?shù)取?/p>

2.1.2 水泥混凝土質(zhì)量的影響

（1）不同標(biāo)號(hào)及品種的水泥混雜使用，硬化時(shí)間及收縮量不一樣同樣會(huì)形成裂縫；（2）集料質(zhì)量的影響。級(jí)配不良的集料間孔隙過(guò)大，水泥砂漿集中，局部收縮加大，出現(xiàn)裂縫；（3）攪拌質(zhì)量的影響。攪拌時(shí)必須按照施工配合比順序加料，并保證攪拌時(shí)間不低于規(guī)范要求，并且最長(zhǎng)時(shí)間不得超過(guò)最短時(shí)間的3倍；（4）振搗質(zhì)量的影響。應(yīng)保證振搗器在每一位置振搗的持續(xù)時(shí)間，以拌合物停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥砂漿為準(zhǔn)，并不宜過(guò)振。振搗不足，易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車(chē)荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫；（5）養(yǎng)護(hù)的影響?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)對(duì)其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)和防止收縮裂縫極為重要。如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，就會(huì)造成頂面失水快，收縮迅速；板底失水慢，收縮緩慢。因此一定要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，在表面收漿后盡快予以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)。同時(shí)必須保證養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，實(shí)際養(yǎng)護(hù)天數(shù)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況而定，一般宜為14天～21天；（6）切割時(shí)間和切縫深度的影響。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%時(shí)，應(yīng)采用切縫機(jī)進(jìn)行切割。切縫時(shí)間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫深度應(yīng)按規(guī)范要求；（7）傳力桿的影響，脹縫傳力桿的質(zhì)量控制主要有兩點(diǎn)，一是傳力桿的一端應(yīng)涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂；后者處理不好傳力桿對(duì)混凝土板產(chǎn)生壓應(yīng)力，引起混凝土板拉裂。

2.2 斷板成因

斷板現(xiàn)象指水泥混凝土路面板產(chǎn)生縱向(順行車(chē)方向)、橫向(垂直于行車(chē)方向)貫穿板厚的裂縫。

2.2.1 縱向斷板成因

縱向斷板是指水泥混凝土路面發(fā)生平行于道路縱軸線方向的貫穿板厚的貫穿裂縫。其產(chǎn)生的原因是在路面施工后，由于黃土地基沉降不均勻而導(dǎo)致出現(xiàn)不均勻裂縫；基層碾壓不實(shí)，未達(dá)到密實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；基層材料拌合不均，導(dǎo)致基層不均勻沉降；路基拓寬部分未充分結(jié)合壓實(shí)等原因?qū)е侣访姘迕摽盏榷紩?huì)產(chǎn)生斷板。

2.2.2 橫向斷板成因

橫向斷板是指水泥混凝土路面發(fā)生垂直于道路縱軸線方向的斷板板厚的裂縫。其產(chǎn)生的原因：一是由混凝土本身抗拉強(qiáng)度太低造成的；二是由于施工不當(dāng)所造成。

混凝土抗拉強(qiáng)度很低，一般只有混凝土抗壓強(qiáng)度的1/17～1/18?；炷恋目沽研跃褪侵富炷恋挚垢煽s變形和溫度變形的能力，這些變形所引起的拉應(yīng)力，如超過(guò)了混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就發(fā)生裂縫。也就是說(shuō)，這些變形量超過(guò)了混凝土的極限拉伸應(yīng)變值時(shí)，混凝土就產(chǎn)生裂縫，過(guò)大時(shí)則引起斷板。

由于溫度和濕度的變化，混凝土?xí)a(chǎn)生體積膨脹和收縮現(xiàn)象，這種變形如受到限制，將會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，就有可能產(chǎn)生裂縫。因而水泥混凝土路面上每隔一段距離要設(shè)置脹縫或縮縫，而切縫質(zhì)量的好壞直接影響著水泥混凝土路面的質(zhì)量。如切縫時(shí)間掌握不當(dāng)，切割不及時(shí)；切縫深度不符合要求，切縫過(guò)淺；切縫未切到頭等因素均可引起混凝土路面發(fā)生橫向斷板。

3 防治措施

3.1 提高混凝土本身的性能

水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫等病害的根本原因在于混凝土的極限拉伸應(yīng)變值太小，不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應(yīng)變值或抗拉強(qiáng)度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：

1）混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強(qiáng)度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面采用C30以上較高標(biāo)號(hào)的混凝土。

2）采用碎石配制混凝土。因?yàn)椴捎盟槭渲频幕炷恋臉O限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。

3）控制混凝土骨料的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料配制混凝土?xí)r，可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規(guī)范》中 限制骨料最大粒徑在一般公路中不超過(guò)31.5mm。

3.2 提高基層施工質(zhì)量

水泥混凝土路面基層應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較高密實(shí)度和較好的水穩(wěn)性。因此，在路基施工中，應(yīng)嚴(yán)格按施工操作規(guī)程進(jìn)行，做到分層填筑、分層碾壓、分層測(cè)試。每層的壓實(shí)厚度、壓實(shí)度及平整度都要滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。

3.3 提高混凝土施工質(zhì)量

1）為了防止混凝土路面產(chǎn)生表層裂縫，一是在配制混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水泥用量、水灰比和砂率，選擇合適的集料級(jí)配；二要在混凝土路面澆注后及時(shí)用養(yǎng)生土工布等潮濕材料覆蓋，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。

2）及時(shí)切縫很重要。實(shí)踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時(shí)間對(duì)保證混凝土的整體質(zhì)量有很大關(guān)系，切縫遲了，由于大面積混凝土約束會(huì)出現(xiàn)裂縫，擴(kuò)展后形成斷板。一般混凝土的切縫時(shí)間是在拆模后12h～24h左右(可以根據(jù)每季度氣溫的高低適當(dāng)調(diào)整切縫時(shí)間)。

3）加適當(dāng)?shù)臏p水劑。一般來(lái)說(shuō)，可以減少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發(fā)速度，減少混凝土的收縮值。

4）在澆注混凝土路面前，要將基層澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫的原因很多，但主要是路基沉降、基層強(qiáng)度不均勻，接縫料失效，混凝土質(zhì)量，不按規(guī)范施工，養(yǎng)護(hù)不到位造成的。在建設(shè)過(guò)程中科學(xué)管理，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，能最大限度地減小路面病害的發(fā)生率。對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)和形成的病害，應(yīng)查明原因，對(duì)癥下藥。水泥混凝土路面出現(xiàn)病害不好修復(fù)，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面綜合考慮，認(rèn)真做好每一項(xiàng)工作。

［1］JTG/T F30—2014.公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則[S].

［2］JLJ 034—2000.公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].