水泥混凝土路面裂缝成因及其防治
摘要近年来随着交通事业的快速发展，水泥混凝土路面在高速公路中的建设发展迅猛，农村路网改造也基本上修筑水泥混凝土路面。水泥混凝土路面具有强调高、稳定性好以及使用寿命长等优点，其修筑的数量越来越多。然而水泥混凝土路面的裂缝增加影响路面的使用质量和行车的舒适性，笔者根据多年来从事施工技术工作的经验，分析水泥混凝土路面裂缝产生的原因及其防治。
关键词：水泥混凝土路面 基层裂缝 温度 应力破坏 原因防治
混凝土因取材广泛、价格低廉、抗压强度高、养护费用低等特点，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是抗压能力差、容易开裂。笔者根据多年来从事施工技术工作的经验，分析出水泥混凝土路面裂缝产生的原因及其防治。
1、基层强度不足影响裂缝
基层的强度及稳定关系面层的强度和稳定性。基层松铺系数﹙或基层标高﹚控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又小，因而极易松散，进而引起路面破坏。地基强度不均匀，路基填料混杂或压实不好，产生不均匀沉降，基层平整度差，导致混凝土面层厚度不匀，离散性大，在行车荷载及温度翘曲应力作用下，使路面应力集中。当应力超过极限强度时，就会在厚度薄弱处产生裂缝。所以要保证基层有足够的强度和稳定性。
2、路面窨井及管线压实度不够而形成裂缝
路面窨井四周的塘渣填筑是实际施工中的薄弱环节。施工单位在推土机推塘渣时，往往将大块塘渣推至窨井边，同时此处压路机很少压到，造成应力薄弱区。因此在道路设窨井处，横缩缝要骑窨井设置（横缝连线分井框），使窨井部位自然形成弱断面与横缩缝合而为，否则在井框部位易形成不规则早期收裂缝。
3、混凝土质量的影响
3．1不同标号及品种的水泥混杂使用，硬化时间及收缩量不一样，同样会形成裂缝。
3．2集料质量的影响。
3．3搅拌质量的影响。搅拌时间过短，则拌合不均匀，造成面层强度相差过大，硬化时间及收缩量不同，从而导致裂缝产生；搅拌时间过长，则容易导致骨料破碎、离析，影响混凝土的强度。
3．4振捣质量的影响。振捣质量不足，易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝；振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析，影响其强度。
3．5养护的影响。混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要。因此，一定要加强混凝土的早期养护，在表面成浆后快予以覆盖和洒水养护。同时必须保证养护的时间，实际养护天数根据混凝土强度增长情况而定，一般宜为14～21天。
4、防止早期收缩裂缝的技术措施
对于塑裂由于产生在混凝土的塑性状态，如有效地控制其发展则不会成为危害水泥混凝土路面的主要因素。在施工中安排专人对新浇筑的混凝土面板进行看护，及时发现、及时进行抹面处理即可解决。对于缩裂，应该做为控制水泥混凝土路面的主要质量通病进行治理，主要采取以下技术措施：
4．1缩小施工现场温度差、湿度差，抑止收缩。
4．11合理地安排作用时间，尽量避免在中午气温高峰期进行施工，尽可能地把施工时间安排在早上或傍晚。这样水泥进行水解固化反应时，不会因周围环境的气温骤变而产生较大的影响。
4．12水箱加盖、水管掩埋，保证施工用水的温度。必要时还要对碎石适当洒水降温，以降低拌和物与周围环境的温度差。
4．13缩短作业延迟时间，把在烈日和旱风下作业的时间缩短到最短，无法避免时可设遮阳棚。
4．14控制开始养生的时间及条件，保证混凝土养生年龄期。应在混凝土浇筑完成，收浆后即开始覆盖洒水养生，同时要保证覆盖物表面保持在湿润状态，一般养生龄期为7天。
4．15因为大风对拌和物的水分蒸发量比高温还要大，所以大风天气应停止水泥混凝土路面的施工。如不可避免，则要采取必要的防风措施。
4．16在施工水泥混凝土路面前，还要注意对基层的顶面进行整平及洒水润湿。这样可保证混凝土路面厚度均匀，受力和变形均匀，同时减少因基层干燥引起的混凝土路面过分失水。
4．17采取二次抹面，以减少表面收缩裂纹
4．2严格控制施工配合比，保证混凝土的自身强度
4．21对集料的含泥量要进行严格的控制，特别是砂子中夹杂的泥团要筛出，涂裹粘土的碎石要清洗或剔除。
4．22加强对水泥质量的复检，特别是水泥的安定性。水泥中的游离氧化钙﹙f-Ca0﹚在凝结过程中水化很慢，水泥凝结硬化后还在继续起水化作用，当f-Ca0超过一定限量时，就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。
4．23控制好水灰比，严格按配合比投料。水泥混凝土的强度主要取决于其内部起胶结作用的水泥石的质量，水泥石的质量取决于水泥是特性和水灰比。水灰比对强度的影响是很大的，但不是唯一的影响因素。因此，根据混凝土强度与水泥水化是固体产物在有效空间的关系，即强度增长胶空的关系，合理地确定施工水灰比，并严格按配合比投料，是确保水泥混凝土路面质量的重要措施。
5、施工不当或材料质量问题而产生裂缝
5．1干缩裂缝
因水份蒸发，使干缩产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度，使混凝土产生裂缝。它的特征是表面开列，走向纵横交错，没有一定的规律，形似龟纹，缝宽和长度都很小，与发丝相似。
引起干缩裂缝的因素主要有：
5．11水泥中的硅酸二钙可产生很多肢体，它在干湿作用下，体积变化很大。水泥中是铝酸三钙水化时需要大量的水，养护过程中膨胀值大，干燥时收缩亦大。这两种物质含量大时干缩性亦大。
5．12混凝土中的用水量对于缩值有很大的影响，当用水量增加一定百分数时，干缩值成倍增加。
5．13骨料的大小和级配也对干缩值有密切关系。级配良好时，空隙率小，砂浆含量减少，收缩值相对减少。对使用偏细砂时，会使混凝土收缩值增大。含泥量大的情况与使用细砂相类似。
5．2由于温度应力而产生的裂缝，这主要是因昼夜温差太大，而产生较大的温度应力，由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割，而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为每度0．01毫米，当累计长度内温度超过抗拉强度时，就会发生裂缝。一般在20—40米范围内设置伸缩缝，以防断裂。
5．3水泥安定性不强而引起的裂缝
水泥熟料如锻炼不充分，会产生较多的游离氧钙，因它的水化过程很慢，导致水泥已凝结硬化后仍继续水化而产生体积膨胀的体积变化不均匀现象，使路面出现龟裂、断板等。还有氧化镁及石膏的后果与氧化钙类似。为防止水泥安定性不良引起的裂缝，应加强检验，并选用低碱性水泥。
6、及时进行割缝，诱导裂缝在接缝位置展开
及时及早锯切横缩缝，缝深必须严格达到设计的要求深度，在缩裂发生前及早形成弱断面。需要时，还可以考虑在横缩缝位置的混凝土板底部加设诱导裂缝的木板，使弱断面效应更加显著。﹙1﹚切割时间。当混凝土达到设计强度的25％—30％时，应采用切缝机进行切割。切缝太早，粗骨料会从砂浆中跳脱；切缝太晚，如果产生的拉应力大于混凝土容许值，混凝土板就会开裂。气温高，混凝土强度增长快，切割时间要提早。温差大，切割时间也要提早。切割时间一般遵循的原则是“能切就切，宁早勿晚”。切缝机，宜采用机型小、转身快、振动小的，在混凝土浇筑几小时内即可切割。﹙2﹚切割深度。切得太深，板间传荷能力难以得到保证。切得太浅，混凝土截面的强度削弱得不够，面层上会产生不规则裂缝。切缝深度应控制为板厚的1／4～1／5。
7、拉杆和传力杆的影响
胀缝传力杆的质量控制主要有两点：一是传力杆的一端应涂有沥青，且加管套，以保证其伸缩距离；二是传力杆必须与路面平行，以保证其伸缩方向。前者处理不好，缝端混凝土将被挤裂。传力杆与路面不平行，混凝土板伸缩时，传力杆对混凝土板产生压应力，引起混凝土板拉裂。
7．1横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用光圆赶紧，且一半涂沥青，允许滑动在实际应用中，施工单位为图方便，经常使用螺纹钢，且不涂沥青。施工缝两边混凝土浇筑时间不同，凝结过程中产生的收缩不同步，传力杆不能伸缩，形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩，则在此薄弱环节处产生裂缝。
7．2纵缝拉杆。纵缝一般都有纵向缩缝和纵向施工缝两种。两种纵缝均应设置拉杆。拉杆应用螺纹钢，长度达到设计要求，以保证其与混凝土之间的粘结力，并且拉杆的直径与间距也应得到保证。如此，拉杆不能提供足够的拉力，混凝土面板收缩时，纵缝被拉而形成裂缝。
8、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形。若变形遭到约束，则在结构内部将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
综上所述，水泥混凝土路面裂缝成因，不仅与设计、施工等路面形成前地环节有关，而且与路面形成后地使用、养护等联系紧密。因此，要消灭水泥混凝土路面开裂这一通病，除路基质量要保证外，必须严格控制材料质量，加强试验检测，做到准确计量，及时对配合比做出合理的设计，严格控制水灰比；同时，必须规范操作行为，按规范施工，加强养护工作；另外，积极探索和改进施工工艺，以提高混凝土路的整体质量。
参考文献
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［2］杨理淮、武吉中、余军．公路施工手册（基本作业）．人民交通出版社，1992
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