水泥混凝土路面裂縫病害產(chǎn)生的原因及防治措施

莊廣坤

（邳州遠(yuǎn)通公路工程有限公司，江蘇 邳州 221300）

近年來，隨著國家“村村通”工程的實施，水泥砼路面因其具有的特點在我省農(nóng)村公路建設(shè)中被廣泛采用，基于此，有必要深層探究水泥混凝土路面施工技術(shù)，積極預(yù)防路面裂縫問題。從水泥混凝土路面應(yīng)用過程來看，其病害類型多樣，裂縫是其中之一；發(fā)展嚴(yán)重時會造成斷板，破壞性很大，筆者2016 年參加了邳州市農(nóng)村公路官孫線、姚小線、沙灘路、時光隧道的建設(shè)，現(xiàn)就水泥混凝土路面裂縫病害產(chǎn)生的原因及防治措施發(fā)表一點個人意見。

1 水泥混凝土路面裂縫的各種情況

1.1 裂縫類型

農(nóng)村公路建設(shè)中，水泥混凝土路面應(yīng)用范圍廣闊，受使用時間長、運維管理不當(dāng)?shù)戎T多因素影響，此類公路容易出現(xiàn)路面裂縫問題，且裂縫類型多樣?；跁r間差異，水泥混凝土路面裂縫發(fā)生的時間段可分為早期、使用階段和后期階段；同時根據(jù)裂縫貫穿厚度的差異，表面裂縫和貫穿裂縫是兩種基本的裂縫形態(tài)。此外，水泥混凝土路面在方向延伸上有較大差異，除橫向、縱向裂縫外，有的路面還存在斜向、交叉裂縫。在行車等各種外界因素的作用下，裂縫破壞程度會不斷加重，有的會發(fā)展成斷板，影響公路的使用。

1.2 裂縫特征

橫向裂縫和縱向裂縫是水泥混凝土路面裂縫中最常見的兩種裂縫類型。就橫向裂縫而言，其本身屬于一種貫穿性裂縫，即橫向裂縫多貫穿于板面全厚。從裂縫位置來看，除傳力桿端頭、兩條伸縮縫之間，基層未對縫部位、護(hù)欄分縫部位均存在橫向裂縫。這些裂縫或發(fā)生于施工期間，或在運營期間產(chǎn)生，對于公路運行的穩(wěn)定性、安全性和耐久性造成了較大影響?？v向裂縫包含了直線型和圓弧形兩種形態(tài)，直線型縱向裂縫的產(chǎn)生不僅和純面層施工效果有關(guān)，而且受基層施工質(zhì)量的影響。通常在路基穩(wěn)定的情況下，直線型縱向裂縫的寬度較窄。而就圓弧形縱向裂縫而言，其不僅受填料差異、壓實差異影響，而且與路基側(cè)向滑移具有較大關(guān)系。相比于直線型縱向裂縫，圓弧形縱向裂縫對公路的危害更大，有必要深入分析裂縫成因，進(jìn)行路面裂縫的預(yù)防和處理。

2 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 設(shè)計原因

農(nóng)村公路限于經(jīng)費上的限制，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)往往較低，路面結(jié)構(gòu)設(shè)置不夠完善，這點應(yīng)引起我們足夠的重視。

（1）當(dāng)基層設(shè)計厚度不合理時，自身的強(qiáng)度和水穩(wěn)性會下降，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。（2）路面強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)時，容易因外力作用引起裂縫、斷板或破碎問題。（3）路面設(shè)計中忽視排水設(shè)計，致使路面排水不暢，積水浸泡路基，在降低路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性的同時，間接引起路面裂縫。

2.2 路基及基層的影響

（1）路基碾壓不密實，導(dǎo)致路基發(fā)生不均勻沉降，致使混凝土路面開裂；（2）基層標(biāo)高失控，造成路面厚度不一致，砼收縮不勻而產(chǎn)生開裂；（3）基層不平整，造成面層厚度不均勻，這樣路面面層存在薄弱環(huán)節(jié)，該薄弱環(huán)節(jié)容易在多種作用力下開裂，引起路面裂縫；（4）基層松散材料較為干燥時，在鋪設(shè)混凝土后，基層材料會吸收混凝土材料中的水分，此時混凝土材料和易性會受到影響，材料凝固后的強(qiáng)度也會隨之下降，引起路面裂縫問題；（5）基層本身存在裂縫時，溫度變化的收縮也會導(dǎo)致初期路面的開裂。

2.3 材料影響

水泥混凝土路面裂縫的形成與材料因素存在一定的關(guān)聯(lián)性。（1）原材料質(zhì)量不合格時，容易造成路面裂縫，常見的原材料問題包含水泥強(qiáng)度不夠、砂石含泥超標(biāo)等。（2）混凝土材料配置問題，如水灰比控制不當(dāng)，投料順序存在誤差等，這些因素均會引起路面裂縫病害的發(fā)生。

2.4 施工原因

規(guī)范化地進(jìn)行施工技術(shù)控制，能有效減少公路裂縫病害的發(fā)生。但結(jié)合施工實際可知，當(dāng)前水泥混凝土路面施工中存在較多問題，這些問題會引起路面產(chǎn)生裂縫問題：（1）路面澆筑初期階段，基層整體較為干燥，但施工人員未能及時灑水，這使得澆筑混凝土失水嚴(yán)重，水分蒸發(fā)不均引起收縮裂縫；（2）混凝土本身溫度較高，這與原料溫度、材料攪拌配置水化熱反應(yīng)有關(guān)，完成澆筑后，混凝土冷卻硬化中，外部快速冷卻而材料內(nèi)部溫度較高，由此產(chǎn)生溫差收縮裂縫；（3）路面混凝土澆筑施工中，若施工中存在未能按要求連續(xù)澆筑、振搗不規(guī)范和養(yǎng)護(hù)不及時等問題時，也會產(chǎn)生一定的裂縫；（4）其他因素，如切縫不及時、過早通車等，均會導(dǎo)致路面過早開裂。

2.5 初期微裂縫的擴(kuò)展

水泥混凝土路面澆筑完成后，其在硬化過程中會產(chǎn)生一定的收縮，在較短時間內(nèi)，這些收縮變化并未在路面上表現(xiàn)出來，但是隨著公路使用時間的延長，這些問題會逐漸反映出來，引起路面裂縫、斷裂等。

2.6 其他因素

誘發(fā)水泥混凝土路面裂縫的因素較多，常見的因素包括：（1）基層排水不良，路基長期浸泡引起強(qiáng)度下降；（2）路面排水不暢，這些積水與裂縫相互作用，導(dǎo)致原有裂縫不斷擴(kuò)大；（3）超重車輛會使得公路的承載能力、抗疲勞能力受到較大破壞，致使路面產(chǎn)生裂縫進(jìn)而過早損壞等。

3 水泥混凝土路面裂縫預(yù)防措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計

科學(xué)合理地開展工程設(shè)計工作，能有效預(yù)防路面裂縫問題的發(fā)生。在設(shè)計之初，首先應(yīng)做好公路施工區(qū)域的勘察，準(zhǔn)確掌握施工區(qū)域地質(zhì)、水文和氣候等因素，這樣能為水泥混凝土設(shè)計工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。其次在具體設(shè)計內(nèi)容層面，除考慮路面結(jié)構(gòu)、材料組成外，還需要深化對路基填料、碾壓方案等要素的系統(tǒng)設(shè)計。此外，應(yīng)考慮水泥混凝土路面的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)工程項目經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量的有機(jī)統(tǒng)一。

3.2 施工工藝控制

3.2.1 路基施工

（1）嚴(yán)格控制路基壓實施工，提升路基強(qiáng)度和壓實度，并實現(xiàn)其彎沉值的精準(zhǔn)控制；（2）做好路基排水施工，嚴(yán)禁路基長期遭受積水浸泡；（3）規(guī)范化地進(jìn)行路基填土施工，要求填土中遵守分層填筑、逐層碾壓的要求；（4）當(dāng)施工區(qū)域群在軟土地基上時，還需要規(guī)范化地進(jìn)行軟土換填處理。

3.2.2 基層施工

基層施工技術(shù)要點包括：（1）基層鋪料中，要求嚴(yán)格控制基層料的厚度、平整度和標(biāo)高，確保其施工滿足項目設(shè)計要求；（2）項目施工中堅決禁止采用拋撒松散基層材料填補(bǔ)的方法，保證基層施工質(zhì)量；（3）在面層施工前，需做好基層施工的養(yǎng)護(hù)管理，如使基層始終處于濕潤狀態(tài)，避免基層過多吸收混凝土材料水分；（4）盡可能使用水泥穩(wěn)定基層，保證基層水穩(wěn)定。

3.2.3 面層施工

面層施工工藝的應(yīng)用對于水泥混凝土路面裂縫控制具有積極作用。（1）項目施工初期階段，要求嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，并按照設(shè)計要求進(jìn)行材料配置，嚴(yán)禁材料攪拌時間過長或過短，同時避免混合料水灰比控制不當(dāng)、溫度過高等問題。（2）材料澆筑階段，需控制澆筑方法、澆筑速度，同時控制材料坍落度。（3）做好混凝土振搗管理，避免出現(xiàn)漏振和超振現(xiàn)象，同時需確保施工連續(xù)性。若項目進(jìn)行重新鋪裝，應(yīng)按施工縫處理接縫。（4）當(dāng)施工溫度較高時，切縫時間不超過10 h，當(dāng)天上午施工的砼應(yīng)在夜間切縫。（5）重視路面養(yǎng)生，及時養(yǎng)護(hù)，防止砼表面失水后干裂。（6）準(zhǔn)備遮陽棚、防雨棚，避免高溫暴曬和雨淋。（7）正確使用拉力桿，保證其平直。（8）控制交通車輛，不能過早開放交通。

3.2.4 施工材料控制

嚴(yán)格控制施工材料能從源頭上提升項目施工質(zhì)量。（1）要求重視原材料質(zhì)量控制，如在水泥材料使用中，嚴(yán)禁使用不合格水泥材料，同時避免出現(xiàn)不同批次、規(guī)格水泥的混用問題；（2）做好材料配置管理，嚴(yán)格控制混凝土配合比，提升混合料的整體性能。

3.2.5 其他控制措施

要進(jìn)一步提升水泥混凝土路面保護(hù)質(zhì)量，預(yù)防路面裂縫問題發(fā)生，還需要重視路面排水設(shè)計施工，并認(rèn)真處理好路橋（涵）結(jié)合部，保證行車順暢，不致因載荷沖擊而破壞路面；同時應(yīng)加強(qiáng)已發(fā)現(xiàn)病害的處理，做好過往車輛檢查，嚴(yán)禁車輛超重等。

4 水泥混凝土路面裂縫處理措施

4.1 材料選擇

規(guī)范化地選擇處理材料，能為水泥混凝土路面裂縫處理奠定良好基礎(chǔ)。從材料功能情況來看，用于水泥混凝土路面修理的材料大致可分為補(bǔ)強(qiáng)材料和密封材料2 種類型。若路面本身的強(qiáng)度不夠，出現(xiàn)了貫穿裂縫問題時，應(yīng)選擇補(bǔ)強(qiáng)材料進(jìn)行路面裂縫處理；當(dāng)路面強(qiáng)度滿足設(shè)計、使用要求，但是在干縮、溫差等因素影響下路面出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)注意采用密封材料進(jìn)行處理。

現(xiàn)階段，環(huán)氧樹脂類材料是較為常用的一種補(bǔ)強(qiáng)材料，該材料有較高的模量，環(huán)氧樹脂類材料在使用中需滿足JTJ 073.1-2001 的要求，即灌入稠度小于20 s，纜繩強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度分別不低于5 MPa 和3 MPa，此外材料的斷裂伸長率多保持在2%～5%。而在密封材料選擇應(yīng)用中，瀝青、聚氨酯類是2 種較為常見的材料，這些材料的灌入稠度需保持在20 s，材料拉伸強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度均不得低于4 MPa，此外要求密封材料的斷裂伸長率不低于50%。

4.2 修補(bǔ)方法應(yīng)用

4.2.1 壓注灌漿法

該方法多用于水泥混凝土表面裂縫處理，這些裂縫多為非拓展性裂縫，且裂縫的寬度不超過0.5 mm。噴嘴灌入法、注射器注射法是壓注灌漿法應(yīng)用的2 種基本形態(tài)。

噴嘴灌入法應(yīng)用中，（1）進(jìn)行清縫處理，該操作需要通過特質(zhì)噴嘴噴入壓縮空氣，同時應(yīng)注意與鉛絲小鉤子的協(xié)調(diào)配合，確?？p隙中的泥土雜物能被快速清理干凈。（2）埋設(shè)灌漿嘴階段，要求灌漿嘴的間距保持在30 cm，然后按照1∶2 的要求配置松香和石蠟，進(jìn)行灌漿嘴的安置、穩(wěn)固處理。（3）按照設(shè)計要求進(jìn)行關(guān)鍵材料的配置，要求在材料配置中考慮縫隙寬度及要求。（4）開始進(jìn)行灌漿和封縫處理，使用壓力灌漿期灌滿配置漿料，在封縫過程中，要求在表層添加水泥漿或砂漿抹面并噴養(yǎng)護(hù)劑，實現(xiàn)修補(bǔ)路面的有效保護(hù)。（5）完成封縫后，還需要進(jìn)行修補(bǔ)路面的加熱增強(qiáng)處理，要求加熱溫度控制在50～60℃，加熱的時間保持在1～2 h，然后道路可開放運行。

注射器注射法也是路面修補(bǔ)的重要方式，該方法按照表面處理、拌封縫膠、粘貼底座、封閉裂縫、配漿灌漿、堵塞底座和收面的順序完成施工。在具體施工中，施工技術(shù)要點包括：（1）在配制漿料階段，要求重視PcR 主劑與固化劑的比例控制。（2）注漿過程中，采用便攜式灌漿設(shè)備完成注漿，要求按照由中線向兩邊的方式進(jìn)行逐點注漿，為避免注漿料凝固，要求在完成材料配置后的90 min內(nèi)完成注漿施工，以提升道路應(yīng)用質(zhì)量。

4.2.2 直接灌漿法

若公路裂縫的寬度保持在1.5～3 mm，則采用直接灌漿法進(jìn)行處理。（1）要求先清理縫隙內(nèi)的泥土和雜質(zhì)，確?？p內(nèi)無水且整體干燥。（2）在灌漿前需先鋪設(shè)聚氨酯底膠層，要求底膠層的厚度保持在0.2～0.4 mm，底漿的用量保持在0.15 kg/m2。（3）直接灌入配置砂漿完成施工。

4.2.3 擴(kuò)縫灌漿法

若公路裂縫的寬度小于3 mm，且裂縫處沒有剝落的輕微裂縫，則可采用擴(kuò)縫灌漿法進(jìn)行施工。擴(kuò)縫灌漿法施工技術(shù)要點包括：（1）在擴(kuò)縫機(jī)的作用下完成擴(kuò)縫，擴(kuò)縫后溝槽寬度保持在1.0 cm，深度不超過板厚的2/3。（2）清理干凈縫隙灰塵后，要求清潔石屑的粒徑保持在0.3～0.6 cm，石屑的含水率需低于1%。（3）完成石屑清理后，配置填縫料，然后按照裝料、灌封、清洗的方式進(jìn)行施工，填縫料固化后即可開放交通。

4.2.4 斜植鋼筋法

該方法按照鉆孔、清孔、植筋的方式完成施工。施工中要求做好植筋間距的有效控制。通常路面裂縫寬度保持在5 mm，要求控制植筋的角度保持在30°，而當(dāng)混凝土的容許應(yīng)力保持在12 MPa 時，控制植筋的間距應(yīng)保持在0.33 m 以下。

4.3 質(zhì)量檢查

完成水泥混凝土路面裂縫處理后，還需要對不同施工方式下的實際處理質(zhì)量進(jìn)行檢查。在灌漿法施工中，應(yīng)注重路面修補(bǔ)后防避水能力的系統(tǒng)檢查，在檢查中，要求每修補(bǔ)5 條就必須對其中1 條的施工質(zhì)量進(jìn)行抽查。而在植筋處理中，除考慮水泥混凝土路面防避水能力外，還需要考慮公路的傳荷衡量，提升公路整體應(yīng)用效果。

4 結(jié)束語

總之，水泥混凝土路面施工早期出現(xiàn)的裂縫和施工因素是分不開的，只要預(yù)防、解決措施正確有效，還是可以避免的；隨著小型機(jī)具施工技術(shù)的改進(jìn)和完善，水泥砼路面在農(nóng)村公路建設(shè)中仍將繼續(xù)廣泛使用。