水泥混凝土路面的裂縫控制

葉國(guó)元

（甘肅省金昌市金川集團(tuán)工程建設(shè)有限公司，甘肅 金昌 737100）

2018—2019 年，筆者分別參與了金昌市聚金怡園小區(qū)與金川集團(tuán)選冶化廠區(qū)的水泥混凝土路面的施工，混凝土道路總長(zhǎng)超過28 km，在工程施工過程中多次出現(xiàn)水泥混凝土路面各種裂縫，根據(jù)已有相關(guān)知識(shí)及施工實(shí)際認(rèn)真分析了混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因，進(jìn)行如下分析總結(jié)。

1 裂縫出現(xiàn)的種類

1.1 不規(guī)則裂縫

呈現(xiàn)由一點(diǎn)或幾點(diǎn)引出長(zhǎng)短不一，方向無規(guī)則變化，裂縫寬度在0.1 mm 左右的裂縫，裂縫一般在混凝土終凝前后出現(xiàn)。

1.2 橫向裂縫

裂縫垂直于馬路，一般超過路面一半以上或直接貫通整個(gè)路面，使整個(gè)混凝土路面斷裂，裂縫之間相隔10 m 左右，裂縫寬度在0.5 mm 以上。此種裂縫一般在混凝土終凝后出現(xiàn)。

1.3 縱向裂縫

裂縫平行于路面，一般在混凝土路面相對(duì)一側(cè)，如果左幅有則右幅沒有，右幅有則左幅沒有。裂縫長(zhǎng)在6～30 m 不等，裂縫寬度在1 mm 以上，一般在混凝土路面形成半年以后出現(xiàn)，一般都使路面達(dá)到斷板[1-2]。

2 裂縫發(fā)生的時(shí)間段

（1）春季一般容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，尤其在風(fēng)速大于4 級(jí)以上。

（2）夏季的中午也容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，尤其在溫度高于35 ℃以上，地表溫度在40 ℃以上。

（3）垂直裂縫一般在秋末至冬季出現(xiàn)。

3 裂縫與混凝土的攪拌

（1）現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土一般不易出現(xiàn)橫向裂縫和縱向裂縫，甚至很少。

（2）集中攪拌的混凝土容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，而且橫向裂縫出現(xiàn)比現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土裂縫出現(xiàn)概率高2～3 倍。

（3）縱向裂縫一般出現(xiàn)在混凝土集中攪拌且幅寬12 m 的混凝土路面。

4 原因分析

4.1 路基沉降

（1）道路基層軟弱地基未進(jìn)行加固或換土處理，隨著地基上荷載的增加，造成基層持力層強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降，使基層出現(xiàn)變形，導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生，影響道路的使用。

（2）填土層等基層因材料不符合設(shè)計(jì)要求、土的含水率過大或不足、夯實(shí)或碾壓遍數(shù)不夠等原因，造成基層密實(shí)度不足或不均勻而產(chǎn)生壓密變形，直接導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

4.2 溫度變化

施工期間溫度變化大，造成混凝土收縮不均勻，路面就產(chǎn)生裂縫，且多呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。

4.2.1 春季施工沒有采取必要的防風(fēng)措施

金昌地區(qū)在春季氣候干燥，風(fēng)速較高，且風(fēng)向變化較多，一般早上風(fēng)速在1—2 級(jí)，下午就達(dá)到4—6 級(jí)以上，加上金昌地區(qū)溫度屬沙漠氣候，中午溫度升溫較快，很容易使混凝土表面急速失水，造成混凝土表面失水過多過快，滿足不了水泥水化所需水量，使混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

4.2.2 夏季施工沒有采取必要措施避開高溫階段

規(guī)范要求：“氣溫過高時(shí)應(yīng)避開中午施工，可在夜間施工”；“當(dāng)混凝土攪和物溫度在30～35 ℃時(shí)，混凝土板的施工應(yīng)按夏季施工規(guī)定進(jìn)行?！苯鸩貐^(qū)屬沙漠氣候，夏季最高溫度可達(dá)38 ℃，地表溫度甚至達(dá)到43 ℃以上，這種情況一般出現(xiàn)在中午11：30-14：30 時(shí)段，這一時(shí)段施工，溫度對(duì)混凝土路面的影響特別大，特別容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，尤其在使用集中攪拌的混凝土?xí)r，因混凝土供應(yīng)時(shí)間緊張，施工時(shí)急于抓緊施工，在中午很難停止施工，往往出現(xiàn)此類情況。

4.3 在施工過程中控制施工工藝，避免產(chǎn)生干縮裂縫

混凝土的濕脹干縮是由于混凝土中水分變化引起的。當(dāng)混凝土在水中硬化時(shí)，會(huì)引起微小膨脹，這是由于凝膠體中膠體粒子吸附水膜增厚，使膠體粒子間的距離增大所致。當(dāng)混凝土在干燥空氣中硬化時(shí)，會(huì)引起干縮，這是因?yàn)榛炷羶?nèi)部吸附的水分蒸發(fā)會(huì)引起凝膠體緊縮，以及游離水分蒸發(fā)使毛細(xì)孔負(fù)壓增大。

干縮變形對(duì)混凝土的危害較大，它可使混凝土表面出現(xiàn)較大拉應(yīng)力而導(dǎo)致開裂，使混凝土的耐久性嚴(yán)重降低?；炷恋母煽s率按試驗(yàn)室測(cè)定，其值可達(dá)3×10-4～5×10-4，實(shí)際構(gòu)件的尺寸較大，其干縮率遠(yuǎn)小于試驗(yàn)值，設(shè)計(jì)上常采用的混凝土干縮率為1.5×10-4～2×10-4，即1 m 混凝土收縮0.15～0.2 mm。

混凝土的干縮主要是由混凝土中水泥石的干縮引起的，而骨料卻對(duì)混凝土的干縮有制約作用。因此，影響干縮的主要因素是：

（1）用水量。在水灰比一定的條件下，用水量越多，即水泥漿含量越多，則干縮越大。平均用水量每增加1%，干縮率增大2%～3%。

（2）水灰比。水灰比愈大，水泥石中毛細(xì)孔隙越多，混凝土干縮也越大。

（3）水泥品種及細(xì)度?；鹕交宜嗟母煽s最大，而粉煤灰水泥的干縮最小。水泥越細(xì)，干縮率也越大。

（4）骨料種類。彈性模量大的骨料，干縮率小；用吸水率大、含泥量大的骨料，則收縮率大。

（5）養(yǎng)護(hù)條件?；炷猎诮K凝前養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，造成表面水分蒸發(fā)過快，推遲或妨礙水泥的水化，從而導(dǎo)致混凝土路面干縮裂縫。延長(zhǎng)潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間，可推遲干縮的發(fā)生和發(fā)展，但對(duì)混凝土的最終干縮并無顯著影響。

混凝土在中午澆注后，在壓光后為達(dá)到表面美觀一般在初凝前不進(jìn)行覆蓋保護(hù)，因?yàn)檫@時(shí)覆蓋往往會(huì)刮傷壓光面，而此時(shí)的溫度一般都在30 ℃以上，水泥混凝土表面會(huì)迅速失水以及失水過多過快，產(chǎn)生干縮裂縫。

混凝土路面澆注完成后，經(jīng)過表面修整抹面后應(yīng)盡快采取措施避免新澆注的混凝土日光曝曬，使其表面減少水分蒸發(fā)量，防止混凝土表面迅速失水而產(chǎn)生干縮裂縫。

4.4 切縫不及時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力收縮裂縫

在高溫季節(jié)，又在覆蓋升溫的情況下施工，應(yīng)加強(qiáng)觀察，根據(jù)具體溫度及混凝土配合比情況，及時(shí)進(jìn)行切縫，使混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力釋放在切縫部位。

混凝土設(shè)計(jì)的收縮切縫一般在5～6 m，如果在混凝土收縮時(shí)的應(yīng)力大于混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，在應(yīng)力集中處定會(huì)產(chǎn)生裂縫，而這種裂縫以橫縫較多。切縫要保證切縫的深度，切縫不夠深，混凝土應(yīng)力收縮裂縫就會(huì)偏離切縫位置。

根據(jù)混凝土配料不同，應(yīng)選擇比較適當(dāng)?shù)臅r(shí)間及時(shí)切縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，集中攪拌的混凝土路面，當(dāng)板面成活后，在當(dāng)時(shí)溫度條件下一般要在8～14 h切縫，現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土為10～14 h 進(jìn)行切縫，切縫時(shí)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，縫邊混凝土?xí)行×棵X，如果縫邊特別整齊則很可能出現(xiàn)橫縫，毛齒過大則影響混凝土路面的美觀。另外切縫及時(shí)的混凝土路面，在5～6 d 切縫處會(huì)自然斷開，應(yīng)力得到釋放。

另外，在夜間施工的混凝土，一般在第二天進(jìn)行切縫，當(dāng)中午揭開覆蓋物進(jìn)行切縫時(shí)，往往忽略了水泥混凝土路面的澆水養(yǎng)生工作，切縫的同時(shí)除切除縫部位有水外，其余地方均處于暴曬當(dāng)中，沒有進(jìn)行及時(shí)覆蓋灑水，會(huì)使混凝土表面迅速失水。達(dá)到一定程度，滿足不了水泥水化的水分時(shí)，表面就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

4.5 外加劑控制不到位，使混凝土路面產(chǎn)生收縮裂縫

目前，建筑市場(chǎng)出現(xiàn)了很多新型的外加劑和摻合料，質(zhì)量保證主要靠強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，幾乎沒有進(jìn)行體積變形穩(wěn)定性方面的實(shí)驗(yàn)，而許多材料都有增加收縮的特點(diǎn)，必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期準(zhǔn)確的收縮試驗(yàn)，才能得到有利于控制裂縫的材料。在實(shí)際施工中，集中攪拌的混凝土比現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土在成活后收縮速度快，主要是集中攪拌混凝土中加有緩凝劑、減水劑等混凝土外加劑。所以，集中攪拌的混凝土路面切縫時(shí)間要比現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土路面早5～8 h，裂縫出現(xiàn)概率也就高于現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土。

4.6 混凝土板面設(shè)計(jì)太大，使混凝土路面產(chǎn)生應(yīng)力收縮裂縫

（1）在小區(qū)周邊道路，混凝土路面設(shè)計(jì)寬度為6 m，分左右兩幅，切縫間距為5 m，經(jīng)過兩年施工，從未發(fā)現(xiàn)混凝土有縱向裂縫，橫向裂縫個(gè)別切縫不及時(shí)偶有出現(xiàn)。但在選冶化廠區(qū)路面設(shè)計(jì)寬度為12 m，左右兩幅，切縫間距為6 m，幾年來，單邊縱向裂縫出現(xiàn)較多而且普遍。

（2）在混凝土路面設(shè)計(jì)中，左右兩幅之間為避免以后產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，一般用ф18 mm 的螺紋鋼筋間距800 mm 連接，混凝土路面在應(yīng)力收縮時(shí)，這些鋼筋無疑對(duì)左右兩邊的混凝土板塊起到整體連接作用，原本6 m 寬的路面，按設(shè)計(jì)應(yīng)為3 m×5 m 分隔，但由于鋼筋拉結(jié)作用，路面板塊則變?yōu)? m×5 m，12 m 路面按原設(shè)計(jì)為6 m 板塊則變?yōu)?2 m×12 m，使其混凝土板塊過大，混凝土收縮產(chǎn)生的拉力拉斷路面。

4.7 其他原因，導(dǎo)致混凝土路面產(chǎn)生裂縫

在實(shí)際施工與使用中，對(duì)混凝土路面澆筑不連續(xù)、過早行車、車輛的超載、灌縫的質(zhì)量、裂縫不及時(shí)修理，路邊種植花草對(duì)路基的影響都會(huì)使混凝土路面產(chǎn)生縱向或橫向裂縫，可針對(duì)不同情況區(qū)別處理。

5 預(yù)防措施

路面產(chǎn)生裂縫的因素是多方面，而且相互作用，應(yīng)抓住主要矛盾，建議采取以下預(yù)防措施，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。

（1）路基方面：對(duì)軟土地基，一般先將基層以下一定范圍內(nèi)的軟土層挖走，然后回填如粗砂、碎石、灰土、礦渣等強(qiáng)度較高、壓縮性較低的材料，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，提高基層的承載力；控制好含水量，分層回填、夯實(shí)后提升路基的抗剪強(qiáng)度。

道路基層一般包括填土層、水泥碎石（砂礫）層、水泥穩(wěn)定層等，嚴(yán)格控制填土層土的最優(yōu)含水量，采用分層壓實(shí)法，每層松鋪厚度不超過30 cm，自上而下水平分層，逐層填筑，逐層壓實(shí)，使基層密實(shí)度>90°，達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？刂扑嗨槭ㄉ暗[）粒徑，最大粒徑不大于40 mm，減少空隙率，再分層填筑，分層碾壓；水泥穩(wěn)定層推鋪面積不宜過大，碾壓多遍后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，使其密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工中，對(duì)管道及容井周邊處路基，應(yīng)采用人工夯實(shí)或小型打夯機(jī)夯實(shí)，或做一些相應(yīng)的加強(qiáng)措施，以增加混凝土的拉應(yīng)力。

（2）在混凝土路面施工中避開大風(fēng)天氣，一般風(fēng)速在5 級(jí)以下較好，5 級(jí)以上盡量不要施工，條件不允許時(shí)，應(yīng)采取遮擋攔風(fēng)的相關(guān)措施。

夏季施工，必須避開高溫時(shí)間，可選擇第一天下午開始施工，第二天中午完全覆蓋。以上兩點(diǎn)對(duì)混凝土的不規(guī)則裂縫尤為重要。

（3）對(duì)已完成的混凝土路面，應(yīng)覆蓋混凝土表面每天均勻?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，或采用薄膜布養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d，防止表面失水太快形成干縮裂縫。

混凝土覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，澆水次數(shù)要保證混凝土處于潤(rùn)濕狀；采用塑料薄膜布養(yǎng)護(hù)時(shí)，要確保塑料布內(nèi)有凝結(jié)水，使混凝土不受溫、濕度變化的影響，防止冷縮和干縮。另外要注意切縫時(shí)非覆蓋區(qū)的灑水養(yǎng)生。

（4）切縫的時(shí)間以混凝土的強(qiáng)度來控制，一般當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%時(shí)為適宜的切縫時(shí)間，切縫深度一般為1/4 板厚，最小切縫深度為5 cm，適當(dāng)?shù)丶哟笄锌p深度能有效防止早期不規(guī)則裂縫；同時(shí)采用間隔切縫或間隔壓縫都可以避免產(chǎn)生早期裂縫。

道路上一般都應(yīng)設(shè)置脹縫，距離不超過20 m，中間設(shè)傳力桿，用聚氨酯、瀝青油膏等軟性材料填縫，能有效的緩解混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力[3]。

（5）控制外加劑的摻量，并使用穩(wěn)定性有保證的外加劑。盡量減少外加劑對(duì)混凝土產(chǎn)生收縮變形，最好在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的混凝土體積穩(wěn)定性試驗(yàn)，以保證外加劑的穩(wěn)定性。

（6）混凝土路面的板塊應(yīng)選擇合理尺寸，進(jìn)行混凝土收縮拉應(yīng)力的驗(yàn)算，對(duì)左右兩幅間鋼筋的連接方式應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真研究，使其具備收縮功能。

6 混凝土裂縫的處理建議

水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生后，在外力作用和環(huán)境因素的影響下，裂縫擴(kuò)展，導(dǎo)致路面破損，降低路面使用壽命，影響美觀度。因此，在裂縫出現(xiàn)時(shí)要及時(shí)查找原因，及時(shí)處理。

（1）對(duì)水泥混凝土板塊細(xì)小裂縫的處理：采用注漿法，先將裂縫內(nèi)泥土、雜質(zhì)清除干凈，并保持縫內(nèi)干燥，利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，注漿完成后，養(yǎng)護(hù)3 h，使膠結(jié)材料與混凝土形成一個(gè)整體，增強(qiáng)路面的耐久性。

（2）對(duì)于水泥混凝土網(wǎng)裂、脹縫、施工縫、縮縫處的局部破壞裂縫的處理可采用在縫的兩側(cè)各25～35 cm 范圍內(nèi)鑿一條深度為裂縫深度的槽，剔除松動(dòng)的混凝土，槽內(nèi)各面保持粗糙，用水沖洗干凈，且不得有積水，在澆筑混凝土?xí)r，先在槽內(nèi)刷一層水泥漿或鋪一層與混凝土成分相同的水泥砂漿，可采用微膨脹混凝土、強(qiáng)度等級(jí)比原標(biāo)號(hào)高一級(jí)的混凝土澆筑，加強(qiáng)振搗，確保新舊混凝土結(jié)合緊密[4]。

（3）對(duì)于水泥混凝土板塊較大的裂縫，特別是由于路基基層沉降引起的斷板處理，應(yīng)及時(shí)拆除已損壞的混凝土板，對(duì)基層經(jīng)過加固處理，符合設(shè)計(jì)要求后，再在原位置澆筑新的同標(biāo)號(hào)混凝土。

水泥混凝土路面裂縫形成，會(huì)嚴(yán)重降低混凝土路面的承載力、耐久性、美觀度，為此，只有在實(shí)際工作中善于發(fā)現(xiàn)問題和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，施工過程中按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)過程控制，嚴(yán)控質(zhì)量關(guān)，將會(huì)有效減少路面裂縫，提高道路的使用性能。