水泥混凝土路面早期裂缝产生的原因及防治

1.1 内部因素　①行车荷载破坏：根据刚性路面设计规范，我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置，因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450斜线位置。②温度应力：水泥混凝土具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。③化学作用：水泥通过水化作用形成强度，在硬化过程中释放大量热能。在通常温度范围内，混凝土温度每上升100C路面板每米膨胀0.01mm。据有关试验证明，水泥水化过程中的热能释放是变化的，初始较缓慢，25min后增温，大约在水泥终凝后12小时的水化热温度可达800C，使混凝土内部产生显著的体积膨胀，产生很大的拉应力，当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就会产生横向或纵向裂缝。④碱骨料反应：混凝土中的骨料约束水泥的膨胀和收缩，产生拉应力，产生裂缝;有些水泥在生产过程中，有时会出现一些过烧的CaO和MgO，它们的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。⑤干缩裂缝：水泥硬化过程中，水份散失的同时，水泥浆体收缩，当收缩变形与混凝土本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时，就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素，但主要是单位用水量。

1.2 外部因素 ①切缝不及时：主要表现为施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，温度应力大于相应时间路面抗拆强度，导致路面出现横向裂缝。②计量不准：现在高速公路施工中的混凝土搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站，各种材料的称量精度都有保证。但是，如果施工经验不足，不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上，死搬设计配合比，没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整，致使施工水灰比时大时小，形成混凝土强度的差异，使早期裂缝机率增大。③外加剂因素：混凝土路面施工中一定要掺加外加剂，但如果掺加了不合格的外加剂，混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题，直接影响混凝土的质量。④运输的影响：运输距离、时间过长使混凝土在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差，影响振捣效果，导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。⑤漏振或振动不够：摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工，使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度，使路面发生裂缝或断板。⑥气温变化：施工中有时气温突然变高或变低，甚至辅以刮大风，造成混凝土中水份失去过快，形成表面网裂。汕梅高速公路K96+250处，因中午气温过高，施工时未采用防护措施，路面摊铺过后不到4小时就发生连续11块路面板网裂;K93+420处施工时下午刮大风，在路面成型后2个小时就有两处网裂。如果施工期间夜间有寒流，不采取加盖保温措施的话，那么第二天肯定有断板。⑦养生不及时、不充分：混凝土中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充，使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。⑧基层问题：a路基填土含水量偏大，在冻胀作用下使路面形成裂缝。b路基碾压不均匀，出现填土局部未压实或两侧密实度不够，使路基产生不同程度的沉陷，形成裂缝。c旧路拓宽时，新旧路基衔接处理不符合技术规范要求，新路基压实度不够，造成路基不均匀沉陷或滑坡，形成裂缝。d傍山公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范要求，易造成自然沉降，经长时间行车作用易形成裂缝。⑨路基问题：路堤填方高度高、自然沉降大;填挖方分界;桥头沉降;软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用，导致混凝土板裂缝、断板。⑩养护问题：a表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面;胀、缩缝长期不清理更换，限制了混凝土路面的纵向变形功能，致路面板挤压变形破坏。b沥青路面在行车作用下出现小面积松散，个别坑槽后，未及时进行养护。c养护方法不当，有些养护人员在沥青混凝土路面上采取人工喷油，人工洒料方法进行养护。

2 防治方法

针对路面产生裂缝的原因，结合有关资料及笔者的经验和思考，可以采取下述防治方法。

2.1 设计方面 ①提高设计标准：随着我国国民经济的发展，高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长，设计标准也要相应提高。有条件的地方尽量选用连续配筋混凝土路面增强混凝土的强度。以解决大交通量、重载车多的问题。也可以推广高抗拉强度砼路面和钢纤维混凝土路面等新技术、新工艺，解决混凝土路面的裂缝问题。②从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工，减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板;增加路面基层强度，可以采用诸如碾压混凝土等新工艺，减少因路面基层因素造成的路面裂缝。

2.2 施工方面　①选用水泥：应采用不低于425号硅酸性水泥或普通水泥。尽量使用同一厂家生产的同一品牌、同一标号的水泥，加大对水泥的实验和检测。施工时严格控制水的用量，适当延长搅拌时间，加强养护工作。施工工艺的选用必须着眼于保证混凝土的早期强度和减少收缩。②严格控制水灰比：混凝土路面施工，水灰比应小于0.5。施工时的用水量应按砂石料情况、施工温度等经实验确定。施工中经常要测定混凝土混合物的坍落度。为改善和易性，可掺用适量外加剂。控制水灰比是保证混凝土强度的重要措施。③采用合格砂石料和正确掌握配合比：采用的碎石应质地坚硬符合规定级配，各材料的施工配料要准确过磅，如发生含水率、水泥变换等改变，应及时调整施工配合比。④及时切缝，保证质量：适当的切缝时机是减少断板产生的重要手段，切缝的时机和质量要求如前所述，这里需补充的是，切缝机械也需保证质量，且要加强维修。⑤高度重视配合比设计，选择合适的配合比。施工过程中除严格计量外，根据施工环境、及时调整含水量，保持施工塌落度基本稳定，防止温度裂缝。⑥使用合格、性能稳定的缓凝引气减水剂，减少用水量、增加施工和易性以保证工作时间。⑦用滑模式摊铺机进行机械化施工，以保证混凝土路面平整度、强度和均匀性。⑧混凝土做完面后尽快喷洒一层养护剂，防止早期收缩裂缝;在施工过程中当天气异常时，应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施;并根据混凝土强度增加速度，尽量早开始锯缝工作。⑨控制水泥用量及提高混凝土的密实度，达到预防化学裂缝的目的。

2.3 养护方面

2.3.1 工期的养护　路面浇筑待终凝后要立即覆盖，并确保洒水养护，从而保证混凝土强度正常增长，防止因缺水干缩而产生裂缝，养护时间视具体情况而定，一般使用425号以上普通水泥养护时间不得少于14天。

2.3.2 路面使用后的养护　①保持排水系统完好，防止路基强度降低。②重视混凝土面养护，及时清理或更换缩胀缝材料。③加强早期维修，防止病害加大、扩散。

混凝土路面产生裂缝的原因还有很多，防止的方法也不止这几点。但我们相信，只要采取必要措施，就能防止或减少路面裂缝现象的发生，混凝土路面的早期裂缝是可以消除和避免的。