高寒地区水泥混凝土路面裂缝防治研究

严兆珍

（新疆路桥北疆工程建设有限公司，新疆 昌吉 831100）

1 引言

现如今越来越多的学者针对混凝土路面施工技术进行深入研究，从而持续推动混凝土路面的健康发展。但是在一些高寒地区，水泥混凝土在寒冷条件下，内部孔隙水逐步结冰，发生膨胀，使混凝土产生裂纹甚至造成结构破坏。国内学者针对高寒地区的混凝土路面裂缝的防治及处理措施研究相对较少。本文以昌都公路项目为例，对高寒地区水泥混凝土路面裂缝产生的原因进行分析，并提出了相应的防治处治措施。

2 工程概况

昌都公路项目全长135.378km，公路等级为四级公路，设计基准期为10年，混凝土路面宽3.5m，采用20cm砂砾石垫层+20cm 混凝土面层的结构形式。昌都市为高海拔地区，由于养护期气候条件的限制，极易造成混凝土路面裂缝产生，无法满足使用年限要求。为提高高寒地区混凝土路面的施工质量，本文通过对昌都公路项目混凝土路面产生裂缝的原因进行分析，归纳总结出高寒地区水泥混凝土路面裂缝产生的原因及防治措施。

昌都公路项目位于昌都市江达县，施工地点平均海拔4000m，路面施工时间主要集中在2019 年5 月至9月。施工期夜间气温较低、昼夜温差大。以2019 年6月为例，施工现场气温情况如下：

表1 江达县2019年6月气温情况

3 高寒地区混凝土裂缝产生的原因

高寒地区夜间气温较低、昼夜温差大、空气干燥、风速大，混凝土养护条件有限，是混凝土产生裂缝的主要原因，归纳为以下几条造成混凝土裂缝的问题。

①高寒地区夜间气温较低，混凝土的早期强度增长非常缓慢，难以抵抗应力破坏，产生裂缝。

②混凝土的匀质性差，受到弯拉应力影响产生裂缝。

③路基压实度不足，过早开放交通。

④新浇筑的混凝土对温度的影响非常敏感，高寒地区夜间气温较低，在低温环境下，混凝土的强度增长非常缓慢，在很长的一段时间内，都无法抵抗因为昼夜温差大、混凝土热胀冷缩产生的拉应力。

⑤高寒地区路基、路面受冻融影响产生裂缝。

⑥高寒地区空气干燥、风速大，混凝土失水产生干缩裂缝。

图1 路基压实度不足导致的裂缝

图2 切缝深度过浅造成的裂缝

4 混凝土裂缝的治理

4.1 局部裂缝的修补

局部裂缝采用扩缝灌浆法进行修补。首先根据裂缝形状在裂缝两侧按一定宽度画线放样。然后沿画线范围凿出深5cm～7cm的凹槽。最后将凹槽冲洗干净，灌入细石混凝土并按要求进行养护，防止车辆对其损坏。

图3 修补后的效果

4.2 表面龟裂的修补

对于裂缝较为集中的表面龟裂，可在裂缝集中处画一个长方形施工面，按画线范围将施工面凿成5cm～7cm深的凹槽。之后将凹槽冲洗干净，浇筑细石混凝土并按要求进行养护。

4.3 贯穿性裂缝修补

破损严重的贯穿性裂缝采用U 型钢筋进行连接修补。施工时根据裂缝形状在裂缝两侧画线放样，之后沿画线范围开凿凹槽，深度为板厚的一半。接着将凹槽冲洗干净，在凹槽底部裂缝的两侧钻孔，间距30cm，深度贯穿板厚。最后将孔内填满高强度砂浆，插入φ20的U型螺纹钢筋，用与原路面同强度的混凝土浇筑，并按要求进行养护。

4.4 严重的错台裂缝

对于严重的错台裂缝采用换板的方式处理，将混凝土板切割凿除，对基层进行处理。然后在切缝侧板厚中央钻孔，孔深10cm 左右，水平间距30cm。每个孔植入一根φ20钢筋，钢筋长度20cm，然后用与原路面同强度的混凝土进行浇筑并按要求进行养护、切缝。

5 混凝土裂缝的预防

5.1 提高混凝土的早期强度

高寒地区的混凝土路面更易产生裂缝，针对这种情况可以采用添加早强高效减水剂的方式解决。早强高效减水剂同时具有早强性能和减水性能，在低温条件下可大幅度提高混凝土的早期强度。

5.2 控制混凝土的匀质性

高原地区混凝土裂缝的产生有很大原因是因为受到弯拉应力的影响，弯拉应力对混凝土的匀质性比较敏感，因此在施工中必须格外注意振捣。振捣的作用是提高混凝土的匀质性，使混凝土密实均匀，在受到弯拉应力时，不存在薄弱部位。

5.3 注重路基的填筑质量

路基压实度不足的情况下，混凝土路面过早通车也会使路面承受较大的弯拉应力，产生裂缝。因此在施工中必须注意路基压实度的控制，并且在浇筑完成后加强养护管理，路面强度达标时，才允许开放交通。

5.4 减少热胀冷缩的影响

混凝土具有热胀冷缩的特性，受到高寒地区昼夜温差大的影响，会产生较大的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会产生裂缝，这是高原地区混凝土路面产生裂缝的关键。

正确的切缝时机和方式，能够有效控制热胀冷缩的影响。切缝的作用是在混凝土路面上有规律的设置薄弱部位，引导混凝土所受的弯拉应力在切缝处释放，从而避免其他部位断裂。施工中在加强振捣的同时，全部采用软切缝。考虑高原地区温差较大，混凝土路面切缝的间距和深度均进行了调整，路面切缝均按4m长等间距布置，切缝深度≥70mm，人和切缝机可在混凝土板面上行走时即开始切缝，避免了路面裂缝的产生。

5.5 减少冻融的影响

对路基冻融影响的控制，主要是减少水对其的影响。施工中采用砂砾石进行换填，对路基易受冻融影响的淤泥、膨胀土等，并合理设置边沟和排水沟，避免流水侵入路基，以减弱冻融对其的影响。

对路面冻融影响的控制，主要是控制混凝土含泥量，具体表现在对混凝土骨料进行管理，使其含泥量达标。泥的膨胀率、收缩率与混凝土不同，含泥量高的混凝土在冻融条件下更易产生裂缝。另外含泥量过大会降低混凝土骨料的界面粘结强度，从而降低混凝土的抗拉强度。

5.6 控制干缩裂缝

①控制骨料粒径。

骨料的粒径大小对混凝土的性能有显著影响。当骨料粒径过大时，骨料的总体表面积减小，与水泥浆的接触面相应的变小，使混凝土保水性变差。

②控制水灰比。

施工现场随意提高水灰比，会使混凝土强度变低，保水性变差，并且在混凝土凝固过程中收缩率变大，产生较大的拉应力，使水泥混凝土出现裂缝。

另外施工中还应注意，水灰比不能忽大忽小。因为水灰比不同的片块收缩比不同，在摊铺时如果没有搅拌、振捣均匀，会在分界处产生不规则的裂缝，甚至断板。

③重视抹面。

本工程水泥混凝土路面采用手扶式磨光机抹面，抹面时应先用底部磨盘对地面进行粗磨，当混凝土面适合细磨的时候，把底部磨盘拆卸掉，再使用抹刀对地面进行细磨。这样可有效的提浆、找平、收光，提高水泥混凝土表面密实性，减少干缩裂缝的产生。

④加强养生。

高寒地区空气干燥、风速大、日照时间长，水泥混凝土面板浇筑完成，应尽快采取措施减少其表面水分蒸发量，防止路面因迅速失水而产生干缩裂缝，本项目采用塑料薄膜保湿，同时在气温高时及时洒水湿润，并预备保温土工布，在夜间气温骤然变低时，覆盖保温。

6 结语

本文以昌都公路项目为例介绍了高寒地区混凝土路面裂缝防治措施，主要总结为以下几点：

①提高混凝土的早期强度，并控制混凝土的匀质性。

②注重路基的填筑质量，并减少热胀冷缩的影响。

③减少冻融的影响，并控制干缩裂缝，主要通过控制骨料粒径、控制水灰比、重视抹面、加强养生四方面进行控制。