关于水泥混凝土路面开裂原因及防治探讨

摘要：水泥混凝土路面具有施工工艺简单、强度高、稳定性好、耐久性好、使用寿命长、维修养护费用低、取材容易、经济效益好等优点，现已广泛应用于高速公路、普通公路、城市道路等工程。但由于施工、设计等原因导致路面产生开裂、甚至断板，严重影响路面正常使用。本文作者根据多年工程实践中的经验，对水泥混凝土路面开裂原因及应对措施进行初步的探讨。

关键词：水泥混凝土路面开裂原因防治

前言

水泥混凝土主要由水泥、骨料、外掺剂、水及存留其中的部分气体组成，在一定的温度及湿度下硬化并产生体积变形。根据损伤力学观点，水泥混凝土是集料颗粒加强水泥浆基本的两相复合材料，在浇筑振捣成型时呈现一种疏孔，微裂纹弥散的结构状态，水泥混凝土内部含有微裂纹，微空隙，因此在外部荷载和温度应力等外界因素影响下，混凝土的损伤度会逐渐增大，裂纹会逐渐发展和加剧，水泥混凝土路面开裂的主要表现为表层裂纹和贯穿裂纹及掉边段角碎裂，产生的原因各不相同。

水泥混凝土路面表层开裂的主要形式为细小的不规则裂纹，长度 20~200㎝不等，有的从一点向四周辐射，状似鹰爪，钻孔取样观察开裂深度3~10㎝不等，产生的主要原因是：

一、材料及配合比方面的原因

·水泥品质、品种不符合设计、规范要求,如安定性差等。

·混凝土配合比设计不当,如水泥用量过大、水灰比不符合规范要求、集料级配合比不符合规范要求等。

·受当地材料限制,使用砂石材料不符合规范要求。

·外加剂使用不当，施工温度高，使用早强型的外加剂或选用R型水泥，加速了混凝土的收缩。

二、施工方面的原因

·施工时新拌混凝土温度较高，水化作用剧烈，水化热加大，易造成混凝土内外温差过大而开裂。

·混凝土拌和物运输、摊铺过程中产生离析。

·混凝土浇筑后，没有及时养生覆盖，尤其是大风天气,或炎热天气，造成塑性收缩开裂及温度开裂。

三、贯穿裂纹的原因

贯穿裂纹即“断板”现象，主要有横向、纵向贯穿裂纹两种。

横向贯穿裂纹开裂的主要原因：

凝土抗弯拉强度低，只有抗压强度的1/8~1/17，混凝土的抗裂性是指混凝土抵抗干缩变形和温度变形的能力，由于变形所引起的拉应力如超过了混凝土的极限弯拉强度时就会产生裂纹，即变形量超过混凝土的极限拉伸应变值过大时则引起“板裂”。

由于温度和湿度的变化，混凝土会产生体积膨胀和收缩现象，这种变形如受到限制，将会使混凝土内部产生应力，就有可能产生裂纹，因此水泥混凝土路面必须设置胀缝及缩缝，而切缝质量对水泥混凝土路面有很大的影响，切缝不及时，切缝深度、宽度不符合要求，必将出现断板。

基层质量及养护措施不得力，基层坑槽在摊铺面层混凝土前没有填平压实，基层与面层之间磨阻力增大，局部板厚无法满足等厚度面板要求。

基层多为半刚性基层，变形较小，当基层开裂时引起面板初期反射裂纹，引发断板。

采用滑模机械摊铺路面时，行走速度过快，在振捣时气泡来不及跑出就被挤压板挤压在混凝土内，停机起步时没有先打开振动棒，造成振捣不密实或漏振，大大降低了抗弯拉强度。

纵向贯穿裂缝产生的主要原因：

路面施工后，由于地基沉降不均匀而出现裂缝，产生“断板”现象，如基层稳定性、密实度、弯沉等达不到规范要求，改建工程新旧路基结合部或新建工程填挖结合部产生不均匀沉降等。

摊铺宽度大于两个车道时，设置纵向缝拉杆，用切缝法设置施工假缝，施工时只重视横向缩缝的施切而忽视了纵向缩缝的切割，切缝过迟，易在拉杆端头部位出现纵向开裂。

四、掉边断角碎裂的原因

水泥混凝土面板掉边断角碎裂常出现在纵横缝交叉处或纵横缝两侧50㎝范围内，裂缝宽度较大，特别是纵向施工缝与横缝角隅处出现网状碎裂纹，其主要原因是：

面板边角处振捣不密实或漏振，从挖出的混凝土碎块可以看出空洞气泡较多，混凝土抗压强度及抗弯拉强度大打折扣，车轮碾压致使碎裂。

当一次摊铺宽度小于路面总宽度时，设有纵向施工缝及拉杆钢筋，后一次摊铺路面时，纵向施工缝处特别是拉杆钢筋下面泥土杂质由于疏漏后不易清扫留下隐患。

五、科学合理设计

根据不同区域，不同环境，不同的交通运输要求，提出符合实际的设计参数，确定合理的路基、路面结构和排水系统，确定经济合理的水泥混凝土配合比和施工要求。

水泥混凝土路面宜采用抗压 c35 级以上，设计抗弯拉强度 5.OMPa 的较高标号混凝土，以提高混凝土的抗压强度及其抗裂性能。

基层的强弱和好坏对整个路面的使用质量和使用寿命都有十分重要的影响，基层宽度应比混凝土板每侧宽出 65～80㎝，或与路基宽，采用的半刚性基层应具有足够的强度和水稳性、冰冻稳定性以及抗冲刷能力，并有适宜的刚度和防渗性，半刚性基层的干燥收缩和温度收缩变形要小，这就是要选用水泥、石灰粉煤灰和水泥粉煤灰等无机结合料稳定粒料的半刚性基层，水泥用量不得小于 4%，粒料比例应占到 80%～85%，条件允许时可优选贫水泥混凝土、透水混凝土、碾压混凝土基层。

混凝土面板采用碎石混凝土因为碎石混凝土的极限拉伸值高于砾石的30%左右，因受当地材料限制不得不采用砾石混凝土时，应掺加占总量 1/3～1/2 以上的破碎砾石，砾石混凝土一般用于双层式板的下层，不易做面层。

控制粗集料最大粒径不超过规范要求，严格控制混凝土粗、细集料级配，有利于控制混凝土变形，提高混凝土路面抗裂性。水泥品质应满足规范要求，采用旋窑生产的道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，特别强调所选水泥初凝时间依据施工操作时间而定，一般不早于3h，终凝时间不迟于 10h，水泥的各项指标必须满足设计、规范要求，确保工程质量。

六、加强、完善施工中的各项质量管理

严格规范各项质量管理措施及施工工艺，严把各种原材质量关，杜绝不合格原材进厂。为使水泥混凝土路面达到较高的强度、密实度和较好的水稳性，延长使用寿命，必须在基层施工中，严格按施工规范及设计文件进行，切实做好每层的厚度、压实度、平整度及路拱、高程等技术指标满足规范及设计要求。

摊铺混凝土路面前必须做好基层养护工作，前后间隔较长或不断交时可洒透层油或做沥青表处。

基层上的坑槽要事先用基层材料修补平整密实，事先检查板厚，局部基层高出可铣刨基层，若面积大、路段长时可适当调整面板(基准线或模板顶)高程，但要在50～100m以上长度内调整标高，保证面板厚度均匀，厚度值满足规范要求，路线纵坡平顺。

基层清扫干净并洒水湿润，特别是纵向施工缝处应冲刷干净。基层开裂时可以用热沥青粘贴不小于1m宽度的油毛毡或土工布盖在缝裂部位，应注意与基层粘贴平展不留气泡。

采用滑模摊铺混凝土路面施工工艺时，在摊铺机前靠近纵向施工缝处布料，在拉杆钢筋范围内先用手提振动棒振捣密实，防止漏振或拉杆下混凝土振不密实。

滑模摊铺机应尽量缓慢均匀连续不间歇的摊铺作业，控制摊铺机速度在 0﹒ 5～2m/min 之间，尽量减少停止等待或间隙摊铺以及料多时快速追赶，停机时间较长时应间隔 15min 开启振动棒振捣2～3min，在起步摊铺时宜先振捣2～3min再缓慢推进，防止速度过快时气泡跑不出起步处漏振以及横向拉裂面板。

严格控制混凝土拌和料的坍落度在 1～3cm 之间,摊铺机前拌和物局部或整体过干硬时可适当撒水浸润, 增加螺旋导料器的开启时间,提高振捣频率,调整挤压底板的前仰角,降低摊铺速度,消除拉裂现象。

在配合比设计时,严格控制水灰比和水泥用量,选择合适的集料级配和砂率施工配合比要依据砂石料含水率及当天气温适当调整,严格控制混凝土拌合温度及入模温度在 35℃以下，要求水泥厂在水泥储藏期后出厂水泥，散装水泥出厂温度控制在55℃以下，也可采用增加现场水泥储存量，夏季天气炎热，掺加缓凝剂，使用冷却水，搭设砂石料遮阳设施，避开中午时段施工等手段;在冬季寒冷季节的气候下掺加早强剂，使用快硬早强R型水泥，养生及时并保温覆盖。养生宜优选喷洒优质养生剂的方法，消除表层裂缝产生。

总之，导致水泥混凝土路面开裂的原因可能是多方面的，它不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此，要避免水泥混凝土路面裂缝，延长水泥混凝土路面的使用周期，提高投资效益，就要严格执行施工操作规程和技术要求，通过改善混凝土的质量和路面结构并采取有效的浇注后的防治措施，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。

参考文献:

第一作者简介：

姓名：朱学峰性别：男出生年月：1979年7月籍贯：浙江

现工作单位：嘉兴市交通投资集团有限责任公司职称：工程师

主要研究方向：高等级公路工程管理

第二作者简介：

姓名：傅旭明性别：男出生年月：1971年4月籍贯：浙江

现工作单位：嘉兴市交通投资集团有限责任公司职称：助里工程师

主要研究方向：高等级公路工程管理