混凝土路面裂缝原因分析及控制＊

朱长友

(麻城市城乡规划局，湖北麻城438300)

混凝土路面裂缝原因分析及控制＊

朱长友

(麻城市城乡规划局，湖北麻城438300)

针对中、小城市道路混凝土路面常见的裂缝问题，结合实践经验，从道路设计、路面施工、材料配备等方面探讨其原因，并提出防治措施。

混凝土路面;裂缝原因;分析及控制

水泥混凝土路面不同于其他混凝土结构，它是裸露在大自然中的带状结构，路面不仅要经受车辆荷载的重复作用，而且还要经受大气温度周期性变化的影响。此外，还涉及到设计、施工、材料等多方面因素的制约。本文从施工现场实际情况出发，通过学习和借鉴有关技术资料，对由各方面原因造成的路面裂缝进行了分析，提出了相应的防治措施。实践证明:在施工过程中，只要满足必要的施工条件和良好的设计要求及合理的材料配备，严格把好砌筑的各个环节，就能够很好地根除裂缝通病，进而提高其工程质量和效益。

一、路面施工原因分析

(一)施工技术方面的问题

目前中、小城市混凝土的使用逐渐呈现高强、泵送、商品混凝土特征。混凝土是一种粘弹性材料，中低等强度混凝土在荷载作用下断裂有一个塑性变过程，强度越高这个过程就越短，则在超载或震动、冲击荷载作用下的安全性就越差。即混凝土强度越高，其变形能力越差，也就是说，抗压强度的其他性能也未必就好。为了某种目的超过工程需要而任意提高混凝土抗压强度，并非明智之举。就混凝土而言，不仅要求达到下限要求，更要注意不超过某一上限，以保证混凝土有一定的抗裂性能储备。特别是在商品混凝土泵送技术使用后，由于其砂率高，坍落度大，流动性高，塑性大，粗骨料含量相对较少，使得混凝土收缩率较过去的混凝土收缩明显提高，而钢筋混凝土的极限延伸率使混凝土开裂问题更加突出。

(二)施工配合比问题

在工程施工中，工人为了施工方便，施工用水量常常大于(甚至远大于)试验室提供的配合比用水量，表现为混凝土坍落度大、泌水现象明显。泌水大的混凝土往往伴随着较大的逆性收缩，从而出现塑性收缩裂缝，而不泌水或微泌水的混凝土则收缩较小，不易出现裂缝。另一方面在混凝土原材料中水泥及其品种、用量是影响混凝土收缩的重要因素。水泥磨细方法的改进及助磨剂的使用，显著提高了水泥生产的效率，降低了能耗，水泥比表面积明显增大。施工中水泥选择不当，水泥细颗粒偏多，会使水泥与外加剂适应性不良，对防止混凝土的收缩裂缝极为不利;施工中不少人员甚至存在一种错误观点:水泥用量越多越好，恰恰相反，水泥用量越大，混凝土的收缩值越大。

(三)混凝土振捣问题

未经振捣的混凝土是一种不同材料组合的粘稠混合体，在施工振捣的外力作用下表现为流态。长时间在同一点振捣，会导致混凝土过振，混凝土中各种组分产生不同程度分离。尤其是水上浮，水在上浮过程中形成渗水通道，进而形成混凝土体内早期微裂(肉眼不可见)，由于这种无规则微裂在外荷载和变形荷载作用下会不断扩展、相互作用，最终由于某种“平衡系统”被打破而成为裂缝(肉眼可见)。同时，混凝土表层由于过振而形成较厚泌水浮浆，从而形成裂缝。另一方面，振捣不足时，不但影响混凝土的强度，而且混凝土孔隙率大导致密实性、防水性差，收缩大。因此，正确的振捣方法是施工中防止混凝土出现早期裂缝一个重要环节。

其次，振捣用的设备选择也很重要，采用高振捣棒比采用低频振捣棒更容易使混凝土出现泌水浮浆;采用振幅高的振捣棒比振幅低的振捣棒更容易使混凝土出现泌水浮浆。

(四)早期混凝土受力及支撑牢固性问题

在混凝土浇筑完成后，强度未达到一定数量时，不准进行下道工序;混凝土未达到设计强度前，严禁有冲击荷载作用，是混凝土结构施工的基本要求。而实际施工中“抢工期”是目前工程界无法回避的现实，有的工程混凝土浇完尚不足24h，就开始成堆或成捆地吊放重达几百甚至上千公斤的架管、钢筋;有些工程为减少周转材料占用率，混凝土初凝尚不足12h就开始拆除梁侧固定用短架管和木方。这些不合理的施工活动将导致混凝土非匀质性材料在温度、湿度变化条件下，逐步在硬化过程中形成微裂缝，在拉力、剪力作用下，扩展并串连发展成裂缝。

二、材料配备原因分析

(一)材料选用问题

通过大量的混凝土路面裂缝病害和处治效果的调查分析，考虑到水泥混凝土路面结构、材料及施工等方面的影响因素，作为理想的路面早期裂缝修补材料，应具备以下性能:

(1)相容性:通常要求混凝土路面相应具有较高的弯拉强度、表面平整、抗滑、耐磨。作为混凝土裂缝，特别是早期裂缝的灌缝材料，应尽可能与基质混凝土相容，其相容性具体表现在弯拉强度、粘结强度、收缩系数、弹性模量、泊松比、耐久性、热膨胀系数及化学活性、颜色相近等方面。

(2)工作性:良好的工作性能是保证混凝土路面裂缝修补是否成功的关键，它包括流动性、可灌性、易密性等。

(3)凝结时间:工艺过程完成后，快速凝结硬化是路面裂缝修补的根本要求。作为水泥混凝土路面裂缝修补材料，一旦灌入路面缝隙，要求能尽快的凝结硬化或固化，尽早通车以减少道路运营障碍和经济损失。

(4)弯拉强度:一般情况下，裂缝修补材料的抗弯强度因交通等级不同而控制在4.0～5.0MPa，相应的抗压强度分别控制在25.0～35.5MPa。

(5)界面粘结性能:路面混凝土裂缝修补后，能否与旧混凝土协调一致地工作，其中一个重要的因素是混凝土裂缝修补界面的粘结性能，它关系到修补的成败以及能否避免二次破坏。

(6)收缩性能:裂缝修补材料的收缩性能直接影响到修补界面的粘结性能，在进行裂缝修补时，路面混凝土已完成了收缩，而新注入的裂缝修补材料的收缩刚刚开始，必将在界面上造成剪切和拉应力，在荷载及环境因素作用下，可能使界面出现二次开裂。

(7)耐久性:缝修补材料灌人路面缝隙后，仍裸露在大气中，经受雨水的渗入、阳光的照射、污水的腐蚀以及车辆的反复磨损。因此，要求路面修补材料应具有抵抗这些介质侵入和损害的性能。

除此之外，路面裂缝修补材料还在变形能力、环保性、经济性等方面具有一定的要求。

(二)材料处理问题

施工骨料质量较差已成为我国混凝土质量的重要障碍，当前骨料生产的现状基本上是:经营分散，生产方式落后，几乎无人执行砂、石标准。所供应的名义上连续级配的石子基本上都10mm以上单料级的，有的砂石场在供货紧张时既不筛分也不水洗，含泥量、含砂量严重超标，势必影响水泥颗粒的均匀分散性及包裹作用，因匀质性差或早期强度低，而不足以克服混凝土的自收缩、干缩应力而形成裂缝。

三、混凝土路面裂缝控制措施

从混凝土路面施工因素裂缝的起因分析，要有效地控制混凝土路面开裂，必须综合地从配合比，施工材料，施工管理及技术等多方面采取措施，才能取得满意的效果。

(一)施工配合比的控制

由实验室提供的设计配合比是一种固定条件下的静态配合比，而施工随时可能受到人、机械、材料、施工方法、施工环境变化的影响，因此在实际确定施工配合比时，应根据具体情况适当进行调整。首先，应根据水泥的水化热、泌水性、收缩率、比表面积等性能合理选用水泥及用量;其次，严格控制混凝土用水量，设法控制混凝土的泌水，提高水泥砂浆的粘度，减少集料的沉降，充分发挥砂、石的骨架作用，减少多余的拌合用水量;再次是严格控制混凝土骨料的含泥量，优化骨料级配;最后是高温季节施工时严格控制各种原材料温度，特别是水泥的温度，对防止混凝土的裂缝产生也很重要。

(二)提高施工管理水平和技术水平

首先混凝土材料、施工方法的发展与进步，势必需要新的管理手段、技术措施的支持。比如，水泥比表面积的增大，适应泵送需要的大流动性混凝土替代传统的干硬性混凝土施工。高强度混凝土替代普通混凝土，混凝土组分由传统的四组份(水泥、砂、石、水)发展成现今的添加外剂的五组份或再增加太物掺合料的六组份等，都需要人们更新思维，并相应地采取更佳的管理措施、技术措施来克服日益严重的混凝土裂缝问题。其次，对混凝土施工的搅拌、振捣、压光(刮糙)、养护、拆模各环节中人为的因素，应该制定严格的施工操作规程，并认真实施，严格管理。

［1］李铁梦.工程结构裂缝控制［M］.北京:中国建筑出版社，1997.

［2］左恒忠，等.混凝土的若干裂缝原因及控制措施［M］.长沙:国防科技大学出版社，2006.

［3］傅智，金志强.水泥混凝土路面施工与养护技术［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］裘建平，丁中芬.新材料在混凝土裂缝修补中的应用［J］.浙江水利科技，2004.

2011－01－16

朱长友(1975－)，男，湖北麻城人，国家注册建造师。