市政道路水泥砼路面裂缝的防控策略探讨

2020-11-30黄素云

建筑与装饰 2020年30期

黄素云

摘要水泥砼路面的开裂问题历来是影响市政道路人车通行舒适性以及道路使用寿命的关键所在，而致使水泥砼路面易出现开裂问题的成因众多且较为复杂，设计不当、施工把控不严、维养不到位以及外部超荷、自然环境等诸多因素均是致使开裂的诱因，因此，全面剖析裂缝成因并从源头抓起，多举措切实做好裂缝的防控，极为关键。本文结合笔者多方调研与切身经验，首先就市政道路水泥砼路面裂缝的诸多所致成因予以了全面剖析，然后针对性地探讨了相应的有效防控策略，供市政建设同人借鉴参考。

關键词水泥砼路面;裂缝成因;防控策略

1市政道路水泥砼路面裂缝的所致成因

裂缝是砼工程中常见的缺陷，按砼形成裂缝时是否承受荷载，可以将砼裂缝的基本成因分为非荷载裂缝与荷载裂缝两大类。其中，非荷载裂缝主要分为收缩裂缝、温度裂缝、塑性裂缝、钢筋锈蚀裂缝、施工导致的裂缝等;荷载裂缝主要分为结构裂缝、基础沉降裂缝等[1]。水泥砼路面裂缝的形成在很多情况下并非单一原因所造成，很可能为多种原因叠加、多种要素综合作用的结果。

（1）温度裂缝。温度裂缝可以分成表面裂纹、贯穿裂缝和深度裂缝，表面裂缝通常呈无规律状态，而贯穿裂缝和深度裂缝的展开往往沿道路砼路面主钢筋方向延伸或大致保持平行。从时间上看，温度原因造成的表面裂缝一般于砼浇筑后的1～2天内出现，而贯穿裂缝和深度裂缝的出现通常发生在砼浇筑后21天左右。

1）内外温差导致的裂缝。砼路面温度裂缝的形成主要是砼浇筑与硬化过程中，水泥水化反应产生大量的热，使砼内部热量骤升，而砼表面散热快、内部散热慢，就形成了内外温差，温差达到一定程度后就产生温度应力。砼初凝时强度较小，当砼的温度应力超过砼的强度时就会导致裂缝逐渐产生。由于水泥的水化反应与砼的配合比具有密切关系，一般使用水泥过多时，水化反应趋强，所以必须科学调整好配合比，水泥、粉煤灰、石渣、砂子、外加剂各占适当比例。要注意砼浇筑后约5天水化热温度将达最大值，此后随龄期的增长砼的弹性模量也逐渐增加，砼约束更大，砼内拉应力更强，当其大于砼的抗拉强度时裂缝就会产生[2]。

2）环境温度导致的裂缝。由于天气温度变化的影响（如白天热晚上凉），砼的不同部分因热胀冷缩不均匀形成表面拉应力，该应力超过砼的极限抗拉强度时也会产生裂缝。所以，夏天施工后要特别注意砼的保湿养护，而在冬天的施工中要注意不能过早撤除保温养护，避免夏天高温、冬天寒冷对砼的早期侵害，有效防止温度裂缝发生。

（2）收缩裂缝。收缩裂缝是由砼自身的湿度变化所引起的，多为表面裂缝且裂缝小、杂乱无规律，在砼道路施工中这类裂缝比较常见，它对道路的承载能力影响较小，但对道路的表面观感以及使用的耐久性则有较大影响。该类裂缝是由于砼凝固硬化时表面湿度变化很大，即在硬化过程中环境温度高，砼表面的水分会很快蒸发，砼内的水分散失过大，在砼内就会形成很多毛细孔、空隙甚至孔洞，毛细孔负压对孔壁产生拉应力而导致砼收缩，这种收缩为干燥收缩。与此同时，砼内湿度通常比砼表面湿度要低，在砼养护期间若外界补充水的速度慢于砼内水化热的耗水速度，砼内会加快自干燥，砼体积过快收缩而形成裂缝。砼的这种自身收缩与水泥品种、骨料粒径、水灰比、用水量等因素有关，水泥强度高用量多、骨料粒径小用量少、水灰比大，会使砼内发热量大，砼表面失水快，砼收缩加快，就容易导致收缩裂缝的产生。砼浇筑时振捣是否充分密实、砼初凝后养护是否规范到位，对收缩裂缝的形成也具有很大影响。

（3）沉降裂缝。如果道路地基发生不均匀沉降，部分路面就会悬空而失去地基支撑，从而使砼内产生附加应力，当该附加应力大于砼的抗拉强度时，便会在路面的薄弱处形成一些沉降裂缝。地基沉降越厉害，沉降裂缝就越大，其基本原因在于地质勘探不足、勘测精度不够、地质情况掌握不全面或地基条件发生改变、试验资料出错、结构荷载偏差大等造成。此外一些砼路面建在软弱地基或填土构筑的地基上，这类地基的不同部分压缩性能存在较大差异，从而使得道路地基发生不均匀沉降的可能性大大提高。

（4）荷载裂缝。荷载裂缝是由各种外部荷载对砼道路直接或间接作用引起的裂缝，其包括外部负荷和二次应力共同作用下产生的裂缝。因外部荷载直接造成的裂缝称为直接应力裂缝，而相对应的次应力裂缝则是由裂纹二次应力负荷所造成的。此类裂缝多发于受拉区段或震动多发部位，负荷的特性不同，裂缝的表现特点也不同，根据不同结构的应力模式形成的砼道路的裂纹主要呈中心受压、弯曲、剪切等特点。总的来说在道路的设计阶段钢筋数量设置不够，或者钢筋排布不合理，造成道路的结构刚度不足就容易形成裂缝，而在道路开通使用后，车辆严重过载，远超道路荷载设计值，长此以往也容易造成道路裂缝，还有自然灾害如地震、泥石流等也会导致砼路面形成荷载裂缝。

（5）施工裂缝。浇筑砼路面时若施工工艺不够科学合理，工程质量低，就容易导致各种裂缝的产生。因施工工艺失当造成裂缝的情况主要有：①砼路面浇筑时振捣不充分、不密实，混凝土出现分层离析，强度不均匀，或者出现麻面、蜂窝、空洞，硬化时出现收缩裂缝或成为其他荷载裂缝的起源点。②砼浇筑时间掌握不好，砼运输时间或等待施工时间过长，水分蒸发过快过多，会导致砼的坍落度较设计值低，浇筑后容易出现裂缝。③由于停电、停工待料、机械故障、运输受阻等原因使得砼浇筑中断，继续浇筑时未作施工缝处理，前后浇筑的砼收缩不一致，也会产生裂缝。④保养不及时或保养方式不当，特别是夏天高温下没有及时覆盖保养、淋水次数少，没有专人养护。⑤对砼路面切缝不够及时，或切缝深度过大，造成砼内应力集中，在砼路面的薄弱处就会形成贯穿裂缝。

2市政道路水泥砼路面裂缝的防控策略

2.1 温度裂缝的防控

（1）改善砼配比，尽量减少砼内水化热的量值。砼的内部温度与砼的施工厚度、所使用的水泥品种及用量、粉煤灰的掺入量等有密切关系，控制温度裂缝最根本的就是要根据水化热产生的机理设法控制好砼的配合比，尤其是控制好水泥的品种和用量。为此，应优先选择低热硅酸盐水泥，在确保砼的强度和坍落度的前提下，适当掺加粉煤灰和外加剂，从而有效降低水化热，避免水化热而导致的温差裂缝。粉煤灰的作用在于减少水泥的用量，而外加剂的作用在于减少用水量，提升砼的强度，同时压低水化热，延缓砼放热高峰出现的时间，进而预防温度裂缝的出现。

（2）做好砼养护，科学控制砼内外温度差。实践证明，砼内温度小于65℃，且内外温差不大于20℃时，砼一般不会出现温差裂缝[3]。所以，水泥砼路面浇筑后要特别注意进行覆盖保温，派专人切实做好砼的养护工作，并按规范要求养护足够的时间。

2.2 收缩裂缝的防控

（1）科学设计砼配比。关键在于控制水泥用量，避免多用，同时适当提高大粒径骨料的用量，掺加减水剂，减少拌和水，降低水灰比。适当增加粗骨料的用量，可以使水泥用量减少，并提高砼的密实度，从而有效降低砼的收缩量，规避收缩裂缝的生成。

（2）适当掺加膨胀剂，使砼收缩时的拉应力得到相应抵偿，以降低砼收缩裂缝产生的可能性。但要注意，膨胀剂掺加时必须搅拌均匀，不然局部膨胀过大也会造成砼开裂。

（3）及时养护，避免砼表面水分蒸发过快，减缓砼干燥的速率，防止砼表面失水太多太快而产生干裂。

2.3 沉降裂缝的防控

沉降裂缝预防的关键是做好道路地基的处理，主要应抓好路基填料选择、填土厚度确定、机器压实处理、软土地基加固、排水措施等几个方面，良好的地基状况可以有效防止道路沉降导致的裂缝。

2.4 荷载裂缝的防控

（1）设计时要对道路的结构特点和受力状况作全面了解，采取符合实际受力状况的计算模型，多种方法计算比较，力使结构力计算准确，减少误差。道路设计时要尽量避免结构突变的情况，并配置数量足够，排布合理的钢筋。

（2）要熟读图纸，严格按图纸规范施工。对施工机具要加强管理，严禁乱堆乱放。砼路面浇筑时须按伸缩缝设置要求进行分块，每个分块应合理布筋。

（3）在道路砼结构突变处（如开洞、开槽处）要埋设数量足够的防裂钢筋，增强砼的抗拉能力。

（4）道路开通使用后，严格车辆管理，严禁超载，并做好道路的养护维修。