水泥混凝土路面的裂缝控制

叶国元

（甘肃省金昌市金川集团工程建设有限公司，甘肃 金昌 737100）

2018—2019 年，笔者分别参与了金昌市聚金怡园小区与金川集团选冶化厂区的水泥混凝土路面的施工，混凝土道路总长超过28 km，在工程施工过程中多次出现水泥混凝土路面各种裂缝，根据已有相关知识及施工实际认真分析了混凝土路面裂缝产生的原因，进行如下分析总结。

1 裂缝出现的种类

1.1 不规则裂缝

呈现由一点或几点引出长短不一，方向无规则变化，裂缝宽度在0.1 mm 左右的裂缝，裂缝一般在混凝土终凝前后出现。

1.2 横向裂缝

裂缝垂直于马路，一般超过路面一半以上或直接贯通整个路面，使整个混凝土路面断裂，裂缝之间相隔10 m 左右，裂缝宽度在0.5 mm 以上。此种裂缝一般在混凝土终凝后出现。

1.3 纵向裂缝

裂缝平行于路面，一般在混凝土路面相对一侧，如果左幅有则右幅没有，右幅有则左幅没有。裂缝长在6～30 m 不等，裂缝宽度在1 mm 以上，一般在混凝土路面形成半年以后出现，一般都使路面达到断板[1-2]。

2 裂缝发生的时间段

（1）春季一般容易出现不规则裂缝，尤其在风速大于4 级以上。

（2）夏季的中午也容易出现不规则裂缝，尤其在温度高于35 ℃以上，地表温度在40 ℃以上。

（3）垂直裂缝一般在秋末至冬季出现。

3 裂缝与混凝土的搅拌

（1）现场搅拌的混凝土一般不易出现横向裂缝和纵向裂缝，甚至很少。

（2）集中搅拌的混凝土容易出现不规则裂缝，而且横向裂缝出现比现场搅拌的混凝土裂缝出现概率高2～3 倍。

（3）纵向裂缝一般出现在混凝土集中搅拌且幅宽12 m 的混凝土路面。

4 原因分析

4.1 路基沉降

（1）道路基层软弱地基未进行加固或换土处理，随着地基上荷载的增加，造成基层持力层强度和稳定性下降，使基层出现变形，导致混凝土裂缝的产生，影响道路的使用。

（2）填土层等基层因材料不符合设计要求、土的含水率过大或不足、夯实或碾压遍数不够等原因，造成基层密实度不足或不均匀而产生压密变形，直接导致混凝土裂缝的产生。

4.2 温度变化

施工期间温度变化大，造成混凝土收缩不均匀，路面就产生裂缝，且多呈现不规则形状。

4.2.1 春季施工没有采取必要的防风措施

金昌地区在春季气候干燥，风速较高，且风向变化较多，一般早上风速在1—2 级，下午就达到4—6 级以上，加上金昌地区温度属沙漠气候，中午温度升温较快，很容易使混凝土表面急速失水，造成混凝土表面失水过多过快，满足不了水泥水化所需水量，使混凝土表面出现不规则裂缝。

4.2.2 夏季施工没有采取必要措施避开高温阶段

规范要求：“气温过高时应避开中午施工，可在夜间施工”；“当混凝土搅和物温度在30～35 ℃时，混凝土板的施工应按夏季施工规定进行。”金昌地区属沙漠气候，夏季最高温度可达38 ℃，地表温度甚至达到43 ℃以上，这种情况一般出现在中午11：30-14：30 时段，这一时段施工，温度对混凝土路面的影响特别大，特别容易出现不规则裂缝，尤其在使用集中搅拌的混凝土时，因混凝土供应时间紧张，施工时急于抓紧施工，在中午很难停止施工，往往出现此类情况。

4.3 在施工过程中控制施工工艺，避免产生干缩裂缝

混凝土的湿胀干缩是由于混凝土中水分变化引起的。当混凝土在水中硬化时，会引起微小膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子吸附水膜增厚，使胶体粒子间的距离增大所致。当混凝土在干燥空气中硬化时，会引起干缩，这是因为混凝土内部吸附的水分蒸发会引起凝胶体紧缩，以及游离水分蒸发使毛细孔负压增大。

干缩变形对混凝土的危害较大，它可使混凝土表面出现较大拉应力而导致开裂，使混凝土的耐久性严重降低。混凝土的干缩率按试验室测定，其值可达3×10-4～5×10-4，实际构件的尺寸较大，其干缩率远小于试验值，设计上常采用的混凝土干缩率为1.5×10-4～2×10-4，即1 m 混凝土收缩0.15～0.2 mm。

混凝土的干缩主要是由混凝土中水泥石的干缩引起的，而骨料却对混凝土的干缩有制约作用。因此，影响干缩的主要因素是：

（1）用水量。在水灰比一定的条件下，用水量越多，即水泥浆含量越多，则干缩越大。平均用水量每增加1%，干缩率增大2%～3%。

（2）水灰比。水灰比愈大，水泥石中毛细孔隙越多，混凝土干缩也越大。

（3）水泥品种及细度。火山灰水泥的干缩最大，而粉煤灰水泥的干缩最小。水泥越细，干缩率也越大。

（4）骨料种类。弹性模量大的骨料，干缩率小；用吸水率大、含泥量大的骨料，则收缩率大。

（5）养护条件。混凝土在终凝前养护不及时，造成表面水分蒸发过快，推迟或妨碍水泥的水化，从而导致混凝土路面干缩裂缝。延长潮湿养护时间，可推迟干缩的发生和发展，但对混凝土的最终干缩并无显著影响。

混凝土在中午浇注后，在压光后为达到表面美观一般在初凝前不进行覆盖保护，因为这时覆盖往往会刮伤压光面，而此时的温度一般都在30 ℃以上，水泥混凝土表面会迅速失水以及失水过多过快，产生干缩裂缝。

混凝土路面浇注完成后，经过表面修整抹面后应尽快采取措施避免新浇注的混凝土日光曝晒，使其表面减少水分蒸发量，防止混凝土表面迅速失水而产生干缩裂缝。

4.4 切缝不及时，产生应力收缩裂缝

在高温季节，又在覆盖升温的情况下施工，应加强观察，根据具体温度及混凝土配合比情况，及时进行切缝，使混凝土内部的拉应力释放在切缝部位。

混凝土设计的收缩切缝一般在5～6 m，如果在混凝土收缩时的应力大于混凝土内部产生的拉应力时，在应力集中处定会产生裂缝，而这种裂缝以横缝较多。切缝要保证切缝的深度，切缝不够深，混凝土应力收缩裂缝就会偏离切缝位置。

根据混凝土配料不同，应选择比较适当的时间及时切缝。根据现场经验，集中搅拌的混凝土路面，当板面成活后，在当时温度条件下一般要在8～14 h切缝，现场拌制混凝土为10～14 h 进行切缝，切缝时，根据施工经验，缝边混凝土会有小量毛齿，如果缝边特别整齐则很可能出现横缝，毛齿过大则影响混凝土路面的美观。另外切缝及时的混凝土路面，在5～6 d 切缝处会自然断开，应力得到释放。

另外，在夜间施工的混凝土，一般在第二天进行切缝，当中午揭开覆盖物进行切缝时，往往忽略了水泥混凝土路面的浇水养生工作，切缝的同时除切除缝部位有水外，其余地方均处于暴晒当中，没有进行及时覆盖洒水，会使混凝土表面迅速失水。达到一定程度，满足不了水泥水化的水分时，表面就会出现不规则裂缝。

4.5 外加剂控制不到位，使混凝土路面产生收缩裂缝

目前，建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度实验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的实验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的材料。在实际施工中，集中搅拌的混凝土比现场拌制的混凝土在成活后收缩速度快，主要是集中搅拌混凝土中加有缓凝剂、减水剂等混凝土外加剂。所以，集中搅拌的混凝土路面切缝时间要比现场拌制的混凝土路面早5～8 h，裂缝出现概率也就高于现场拌制的混凝土。

4.6 混凝土板面设计太大，使混凝土路面产生应力收缩裂缝

（1）在小区周边道路，混凝土路面设计宽度为6 m，分左右两幅，切缝间距为5 m，经过两年施工，从未发现混凝土有纵向裂缝，横向裂缝个别切缝不及时偶有出现。但在选冶化厂区路面设计宽度为12 m，左右两幅，切缝间距为6 m，几年来，单边纵向裂缝出现较多而且普遍。

（2）在混凝土路面设计中，左右两幅之间为避免以后产生错台现象，一般用ф18 mm 的螺纹钢筋间距800 mm 连接，混凝土路面在应力收缩时，这些钢筋无疑对左右两边的混凝土板块起到整体连接作用，原本6 m 宽的路面，按设计应为3 m×5 m 分隔，但由于钢筋拉结作用，路面板块则变为6 m×5 m，12 m 路面按原设计为6 m 板块则变为12 m×12 m，使其混凝土板块过大，混凝土收缩产生的拉力拉断路面。

4.7 其他原因，导致混凝土路面产生裂缝

在实际施工与使用中，对混凝土路面浇筑不连续、过早行车、车辆的超载、灌缝的质量、裂缝不及时修理，路边种植花草对路基的影响都会使混凝土路面产生纵向或横向裂缝，可针对不同情况区别处理。

5 预防措施

路面产生裂缝的因素是多方面，而且相互作用，应抓住主要矛盾，建议采取以下预防措施，避免出现质量问题。

（1）路基方面：对软土地基，一般先将基层以下一定范围内的软土层挖走，然后回填如粗砂、碎石、灰土、矿渣等强度较高、压缩性较低的材料，增强路基的稳定性，提高基层的承载力；控制好含水量，分层回填、夯实后提升路基的抗剪强度。

道路基层一般包括填土层、水泥碎石（砂砾）层、水泥稳定层等，严格控制填土层土的最优含水量，采用分层压实法，每层松铺厚度不超过30 cm，自上而下水平分层，逐层填筑，逐层压实，使基层密实度>90°，达到设计要求。控制水泥碎石（砂砾）粒径，最大粒径不大于40 mm，减少空隙率，再分层填筑，分层碾压；水泥稳定层推铺面积不宜过大，碾压多遍后及时养护，使其密实度达到设计要求。施工中，对管道及容井周边处路基，应采用人工夯实或小型打夯机夯实，或做一些相应的加强措施，以增加混凝土的拉应力。

（2）在混凝土路面施工中避开大风天气，一般风速在5 级以下较好，5 级以上尽量不要施工，条件不允许时，应采取遮挡拦风的相关措施。

夏季施工，必须避开高温时间，可选择第一天下午开始施工，第二天中午完全覆盖。以上两点对混凝土的不规则裂缝尤为重要。

（3）对已完成的混凝土路面，应覆盖混凝土表面每天均匀洒水养护，或采用薄膜布养护，保证混凝土表面湿润，养护时间不少于14 d，防止表面失水太快形成干缩裂缝。

混凝土覆盖浇水养护，浇水次数要保证混凝土处于润湿状；采用塑料薄膜布养护时，要确保塑料布内有凝结水，使混凝土不受温、湿度变化的影响，防止冷缩和干缩。另外要注意切缝时非覆盖区的洒水养生。

（4）切缝的时间以混凝土的强度来控制，一般当混凝土强度达到设计强度的25%～30%时为适宜的切缝时间，切缝深度一般为1/4 板厚，最小切缝深度为5 cm，适当地加大切缝深度能有效防止早期不规则裂缝；同时采用间隔切缝或间隔压缝都可以避免产生早期裂缝。

道路上一般都应设置胀缝，距离不超过20 m，中间设传力杆，用聚氨酯、沥青油膏等软性材料填缝，能有效的缓解混凝土收缩产生的应力[3]。

（5）控制外加剂的掺量，并使用稳定性有保证的外加剂。尽量减少外加剂对混凝土产生收缩变形，最好在实验室进行相应的混凝土体积稳定性试验，以保证外加剂的稳定性。

（6）混凝土路面的板块应选择合理尺寸，进行混凝土收缩拉应力的验算，对左右两幅间钢筋的连接方式应进行认真研究，使其具备收缩功能。

6 混凝土裂缝的处理建议

水泥混凝土路面裂缝产生后，在外力作用和环境因素的影响下，裂缝扩展，导致路面破损，降低路面使用寿命，影响美观度。因此，在裂缝出现时要及时查找原因，及时处理。

（1）对水泥混凝土板块细小裂缝的处理：采用注浆法，先将裂缝内泥土、杂质清除干净，并保持缝内干燥，利用压力设备将水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等胶结材料压入混凝土的裂缝中，注浆完成后，养护3 h，使胶结材料与混凝土形成一个整体，增强路面的耐久性。

（2）对于水泥混凝土网裂、胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏裂缝的处理可采用在缝的两侧各25～35 cm 范围内凿一条深度为裂缝深度的槽，剔除松动的混凝土，槽内各面保持粗糙，用水冲洗干净，且不得有积水，在浇筑混凝土时，先在槽内刷一层水泥浆或铺一层与混凝土成分相同的水泥砂浆，可采用微膨胀混凝土、强度等级比原标号高一级的混凝土浇筑，加强振捣，确保新旧混凝土结合紧密[4]。

（3）对于水泥混凝土板块较大的裂缝，特别是由于路基基层沉降引起的断板处理，应及时拆除已损坏的混凝土板，对基层经过加固处理，符合设计要求后，再在原位置浇筑新的同标号混凝土。

水泥混凝土路面裂缝形成，会严重降低混凝土路面的承载力、耐久性、美观度，为此，只有在实际工作中善于发现问题和总结经验，施工过程中按行业标准规范，加强过程控制，严控质量关，将会有效减少路面裂缝，提高道路的使用性能。