高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫防治研究

嚴兆珍

（新疆路橋北疆工程建設有限公司，新疆 昌吉 831100）

1 引言

現(xiàn)如今越來越多的學者針對混凝土路面施工技術進行深入研究，從而持續(xù)推動混凝土路面的健康發(fā)展。但是在一些高寒地區(qū)，水泥混凝土在寒冷條件下，內部孔隙水逐步結冰，發(fā)生膨脹，使混凝土產生裂紋甚至造成結構破壞。國內學者針對高寒地區(qū)的混凝土路面裂縫的防治及處理措施研究相對較少。本文以昌都公路項目為例，對高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫產生的原因進行分析，并提出了相應的防治處治措施。

2 工程概況

昌都公路項目全長135.378km，公路等級為四級公路，設計基準期為10年，混凝土路面寬3.5m，采用20cm砂礫石墊層+20cm 混凝土面層的結構形式。昌都市為高海拔地區(qū)，由于養(yǎng)護期氣候條件的限制，極易造成混凝土路面裂縫產生，無法滿足使用年限要求。為提高高寒地區(qū)混凝土路面的施工質量，本文通過對昌都公路項目混凝土路面產生裂縫的原因進行分析，歸納總結出高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫產生的原因及防治措施。

昌都公路項目位于昌都市江達縣，施工地點平均海拔4000m，路面施工時間主要集中在2019 年5 月至9月。施工期夜間氣溫較低、晝夜溫差大。以2019 年6月為例，施工現(xiàn)場氣溫情況如下：

表1 江達縣2019年6月氣溫情況

3 高寒地區(qū)混凝土裂縫產生的原因

高寒地區(qū)夜間氣溫較低、晝夜溫差大、空氣干燥、風速大，混凝土養(yǎng)護條件有限，是混凝土產生裂縫的主要原因，歸納為以下幾條造成混凝土裂縫的問題。

①高寒地區(qū)夜間氣溫較低，混凝土的早期強度增長非常緩慢，難以抵抗應力破壞，產生裂縫。

②混凝土的勻質性差，受到彎拉應力影響產生裂縫。

③路基壓實度不足，過早開放交通。

④新澆筑的混凝土對溫度的影響非常敏感，高寒地區(qū)夜間氣溫較低，在低溫環(huán)境下，混凝土的強度增長非常緩慢，在很長的一段時間內，都無法抵抗因為晝夜溫差大、混凝土熱脹冷縮產生的拉應力。

⑤高寒地區(qū)路基、路面受凍融影響產生裂縫。

⑥高寒地區(qū)空氣干燥、風速大，混凝土失水產生干縮裂縫。

圖1 路基壓實度不足導致的裂縫

圖2 切縫深度過淺造成的裂縫

4 混凝土裂縫的治理

4.1 局部裂縫的修補

局部裂縫采用擴縫灌漿法進行修補。首先根據(jù)裂縫形狀在裂縫兩側按一定寬度畫線放樣。然后沿畫線范圍鑿出深5cm～7cm的凹槽。最后將凹槽沖洗干凈，灌入細石混凝土并按要求進行養(yǎng)護，防止車輛對其損壞。

圖3 修補后的效果

4.2 表面龜裂的修補

對于裂縫較為集中的表面龜裂，可在裂縫集中處畫一個長方形施工面，按畫線范圍將施工面鑿成5cm～7cm深的凹槽。之后將凹槽沖洗干凈，澆筑細石混凝土并按要求進行養(yǎng)護。

4.3 貫穿性裂縫修補

破損嚴重的貫穿性裂縫采用U 型鋼筋進行連接修補。施工時根據(jù)裂縫形狀在裂縫兩側畫線放樣，之后沿畫線范圍開鑿凹槽，深度為板厚的一半。接著將凹槽沖洗干凈，在凹槽底部裂縫的兩側鉆孔，間距30cm，深度貫穿板厚。最后將孔內填滿高強度砂漿，插入φ20的U型螺紋鋼筋，用與原路面同強度的混凝土澆筑，并按要求進行養(yǎng)護。

4.4 嚴重的錯臺裂縫

對于嚴重的錯臺裂縫采用換板的方式處理，將混凝土板切割鑿除，對基層進行處理。然后在切縫側板厚中央鉆孔，孔深10cm 左右，水平間距30cm。每個孔植入一根φ20鋼筋，鋼筋長度20cm，然后用與原路面同強度的混凝土進行澆筑并按要求進行養(yǎng)護、切縫。

5 混凝土裂縫的預防

5.1 提高混凝土的早期強度

高寒地區(qū)的混凝土路面更易產生裂縫，針對這種情況可以采用添加早強高效減水劑的方式解決。早強高效減水劑同時具有早強性能和減水性能，在低溫條件下可大幅度提高混凝土的早期強度。

5.2 控制混凝土的勻質性

高原地區(qū)混凝土裂縫的產生有很大原因是因為受到彎拉應力的影響，彎拉應力對混凝土的勻質性比較敏感，因此在施工中必須格外注意振搗。振搗的作用是提高混凝土的勻質性，使混凝土密實均勻，在受到彎拉應力時，不存在薄弱部位。

5.3 注重路基的填筑質量

路基壓實度不足的情況下，混凝土路面過早通車也會使路面承受較大的彎拉應力，產生裂縫。因此在施工中必須注意路基壓實度的控制，并且在澆筑完成后加強養(yǎng)護管理，路面強度達標時，才允許開放交通。

5.4 減少熱脹冷縮的影響

混凝土具有熱脹冷縮的特性，受到高寒地區(qū)晝夜溫差大的影響，會產生較大的拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，就會產生裂縫，這是高原地區(qū)混凝土路面產生裂縫的關鍵。

正確的切縫時機和方式，能夠有效控制熱脹冷縮的影響。切縫的作用是在混凝土路面上有規(guī)律的設置薄弱部位，引導混凝土所受的彎拉應力在切縫處釋放，從而避免其他部位斷裂。施工中在加強振搗的同時，全部采用軟切縫。考慮高原地區(qū)溫差較大，混凝土路面切縫的間距和深度均進行了調整，路面切縫均按4m長等間距布置，切縫深度≥70mm，人和切縫機可在混凝土板面上行走時即開始切縫，避免了路面裂縫的產生。

5.5 減少凍融的影響

對路基凍融影響的控制，主要是減少水對其的影響。施工中采用砂礫石進行換填，對路基易受凍融影響的淤泥、膨脹土等，并合理設置邊溝和排水溝，避免流水侵入路基，以減弱凍融對其的影響。

對路面凍融影響的控制，主要是控制混凝土含泥量，具體表現(xiàn)在對混凝土骨料進行管理，使其含泥量達標。泥的膨脹率、收縮率與混凝土不同，含泥量高的混凝土在凍融條件下更易產生裂縫。另外含泥量過大會降低混凝土骨料的界面粘結強度，從而降低混凝土的抗拉強度。

5.6 控制干縮裂縫

①控制骨料粒徑。

骨料的粒徑大小對混凝土的性能有顯著影響。當骨料粒徑過大時，骨料的總體表面積減小，與水泥漿的接觸面相應的變小，使混凝土保水性變差。

②控制水灰比。

施工現(xiàn)場隨意提高水灰比，會使混凝土強度變低，保水性變差，并且在混凝土凝固過程中收縮率變大，產生較大的拉應力，使水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。

另外施工中還應注意，水灰比不能忽大忽小。因為水灰比不同的片塊收縮比不同，在攤鋪時如果沒有攪拌、振搗均勻，會在分界處產生不規(guī)則的裂縫，甚至斷板。

③重視抹面。

本工程水泥混凝土路面采用手扶式磨光機抹面，抹面時應先用底部磨盤對地面進行粗磨，當混凝土面適合細磨的時候，把底部磨盤拆卸掉，再使用抹刀對地面進行細磨。這樣可有效的提漿、找平、收光，提高水泥混凝土表面密實性，減少干縮裂縫的產生。

④加強養(yǎng)生。

高寒地區(qū)空氣干燥、風速大、日照時間長，水泥混凝土面板澆筑完成，應盡快采取措施減少其表面水分蒸發(fā)量，防止路面因迅速失水而產生干縮裂縫，本項目采用塑料薄膜保濕，同時在氣溫高時及時灑水濕潤，并預備保溫土工布，在夜間氣溫驟然變低時，覆蓋保溫。

6 結語

本文以昌都公路項目為例介紹了高寒地區(qū)混凝土路面裂縫防治措施，主要總結為以下幾點：

①提高混凝土的早期強度，并控制混凝土的勻質性。

②注重路基的填筑質量，并減少熱脹冷縮的影響。

③減少凍融的影響，并控制干縮裂縫，主要通過控制骨料粒徑、控制水灰比、重視抹面、加強養(yǎng)生四方面進行控制。