水泥混凝土路面裂缝的成因与防治

刘高波

摘要：文章首先对水泥混凝土路面裂缝进行了分类。然后对造成水泥混凝土路面裂缝的原因进行了分析。最后提出了其防治措施。

关键词：水泥混凝土路面；裂缝；防治措施

中图分类号：U214.1

文献标识码：A

文章编号：1674-1145(2009)-02-0123-02

作为高等级路面的两大类型的水泥混凝土路面和沥青混凝土路面，各有其优点和不足。水泥混凝土路面亦称刚性路面，它包括普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、碾压混凝土路面、钢纤维混凝土路面和连续配筋混凝土路面等。与其他类型路面相比。混凝土路面具有以下优点：强度高，稳定性好。混凝土路面具有很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度，其水稳定性和热稳定性均较好，特别是其强度能随时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的那种老化现象。同时，耐磨、抗冻、耐化学腐蚀性较强，使用年限可达20～40年。随着水泥混凝土路面修建技术的提高，修建规模的增大，水泥混凝土路面存在的问题也非常突出，主要的问题是破坏速度快。其中，水泥混凝土路面的主要破坏形式为裂缝，所有水泥混凝土路面的初期破坏形式都有裂缝，然后由裂缝发展成为其他的破坏形式。

一、水泥混凝土路面裂缝分类及常见现象

根据不同的分类，水泥混凝土路面裂缝可分为以下几类：

1.按裂缝在厚度方向发生的程度分：表面裂缝和贯穿裂缝。

2.按裂缝发生的方向分：横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝。

3.按裂缝发生的时期分：早期裂缝和使用期裂缝。

4.按路面损坏类型分：角隅断裂，纵向、横向和斜向裂缝。破碎板或交叉裂缝。

5.按裂缝损坏程度分：轻微裂缝、中等裂缝、严重裂缝。

6.《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中的分类

(1)平行或近于平行路面中心线的纵向裂缝；

(2)垂直或斜向路面中心线的横向或斜向裂缝；

(3)从板角隅到斜向裂缝两端的距离小于1.8m的角隅裂缝；

(4)两条以上裂缝交叉，使折断成3块以上的交叉缝和断裂板。

二、水泥混凝土路面裂缝的成因剖析

(一)内因

1.水泥的水化反应。水泥混凝土在拌和、运输、摊铺过程中水泥与水始终存在水化反应，水化反应使混凝土体积产生胀缩变形，如果混凝土不受外力约束，这种胀缩变形可自由进行。但混凝土在胀缩变形中，要受到其内部集料及外部边界的约束，这就使混凝土自由胀缩变形受阻，其内部必然要产生相应的拉压应力。由于混凝土导热性能差，使表面与内部的胀缩变形不能同步，这样相互制约的约束，也会产生拉压应力。

2.水泥混凝土的干缩作用。水在水泥混凝土中，只有少部分参与水化反应，大部分被蒸发，使混凝土产生干缩变形。由于混凝土在凝结硬化期间，其内部的抗拉强度很小，由干缩变形产生的拉应力远大于当时的抗拉强度，因而导致混凝土内部及蒸发产生裂缝。

(二)外因

1.混凝土品质不良。水泥选择不当，骨料级配不合格，是造成混凝土品质不良的基本原因，水灰比与混凝土强度和干缩裂缝有直接关系，另外运输条件差，混凝土拌和出场经过颠簸离析，品质下降，致使混凝土面板裂缝。

2.气候的影响。

(1)高温的影响。高温照射下的混凝土集料，蕴涵着大量的热能，使得混凝土入模温度过高，加剧了已浇筑混凝土早期热量的增加，进而影响混凝土内部应力应变的平衡，形成裂缝；

(2)温差的影响。由于混凝土结构的热传导性较差，当外界气温变化较大时，将使混凝土表面温度迅速变化，但混凝土内部的温度仍处于原来的状态，在混凝土内部形成较大的温度梯度，混凝土的各部分处于不同的温度状态，由此产生的温度变形当被混凝土内部结构约束阻碍时，会产生相当大的温差应力，使混凝土路面产生裂缝。

3.切缝不及时，由于温缩和干缩发生断裂。切缝深度过浅，由于横断面没有明显消弱，应力没有释放，因而在临近缩缝处产生新的收缩缝。

4.土基不均匀密实，产生不均匀下沉。

5.基层表面不平整，不能为面层提供平整的滑动面，增加了混凝土与基层之间的摩擦力，影响混凝土板的自由收缩，当摩擦力大于混凝土的抗拉应力时，就会产生断裂。

6.施工工艺及施工安排造成的路面裂缝。

(1)混凝土搅拌不均匀，造成粗细集料聚积，混凝土凝结硬化过程中产生应力集中现象；

(2)混凝土振捣不均匀，尤其是人工浇筑振捣施工工艺。受人的主观意识影响，过振、漏振现象难以避免，造成混凝土密实性不均，近面层砂浆厚度相差过大，极易形成区域性裂缝；

(3)人工及三轴混凝土摊铺机施工时，提浆过厚，使得路面混凝土表层稀浆厚度过大，造成表面干缩裂缝。

7.初期养生不及时或不充分。由于表面水分不足，形成干缩裂缝。

8.在养生期过早通行施工车辆。由于混凝土早期强度低，过早受荷载，而导致裂缝。

三、水泥混凝土路面裂缝的防治措施

(一)缩小施工现场温度差和湿度差，抑制收缩

1.合理地安排作业时间，尽量避免在中午气温高峰时间进行施工，尽可能地把施工时间安排在早上或傍晚。

2.高温季节降低混凝土入仓温度。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。

3.缩短作业持续时间，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.控制开始养生的时间及条件，保证混凝土养生龄期。在混凝土浇筑完成，收浆后即开始覆盖洒水养生，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。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。

5.因为大风对拌和物的水分蒸发量比高气温还要大，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。

6.在施工水泥混凝土路面前，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。

(二)严格控制施工配合比。保证混凝土的自身强度

1.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，涂裹黏土的碎石要清洗或剔除。

2.选用强度高、干缩小、耐磨性好以及抗冻性好的水泥。

3.控制好施工水灰比，严格按配合比投料，必要时掺入减水剂以降低单位用水量。

(三)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块，使弱断面效应更加显著。

四、结论

混凝土产生裂缝是很多因素综合作用的结果，其裂缝会影响混凝土路面的使用性能与使用质量。混凝土路面裂缝是不可避免的，但了解掌握路面产生裂缝的原因，并依此指导施工生产，在施工中采取积极有效的措施可预防混凝土早期裂缝的发生。