水泥混凝土路面裂缝的原因及预防措施

水泥混凝土路面裂缝的原因及预防措施

作者：肖恒

来源：《中国科技博览》2013年第26期

[摘要]本文对水泥混凝土路面裂缝产生的原因进行分析，并提出相应的预防措施。

[关键词]水泥混凝土路面裂缝原因预防

中图分类号：TU36.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-081-01

随着水泥混凝土路面的广泛应用，该类型路面的许多病害也逐渐体现出来，混凝土板的裂缝作为其主要病害之一，日益引起人们的关注。

一、水泥混凝土路面裂缝成因分析

公路路面裂缝产生的原因虽然复杂多样，但产生的机理是一致的，即面板所受拉应力超过了混凝土的抗拉应力，具体原因有如下几点：

1、温度应力

混凝土在硬化过程中水泥释放出大量水化热，使得水泥混凝土内部温度升高，由于水泥混凝土内部和外部散热条件不同，形成内外温差，造成温度应变和温度应力，温度应力与内外温差成正比，温差越大，温度应力越大。混凝土初期初始强度较低，当混凝土温度应力超过混凝土早期抗拉强度时，产生裂缝。

2、干缩变形

干缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土内外水分蒸发的程度不同而导致变形不一致造成的。混凝土受外部条件影响，水分散失过快，变形较大，较大的表面变形受混凝土内部约束的限制，产生较大的拉应力而产生裂缝。主要影响因素有水泥中硅酸二钙、混凝土的水灰比、混凝土的骨料颗粒大小和级配。

3、设计方面的影响

设计方面的原因主要是指混凝土配合比设计不当。如水泥用量过大或砂率过大；外加剂使用不当或者掺量过大，混凝土在重力作用下产生离析而导致这类裂缝产生。就混凝土本身的性质而言，在混凝土水灰比不变的情况下，水泥浆和砂浆含量较多时，其极限拉伸值也较大，因此，如果采用过大的石料粒径，也容易产生裂缝。

4、路基的影响

水泥砼面板下的路基应平整、坚实、抗变形能力强、整体性好。如果路基局部压实未达到设计要求，或路基填筑材不符设计规范要求，或路基沉降未稳定就急于铺筑水泥混凝土路面通车后，路基会出现不均匀沉陷或路基冻胀翻浆，导致路基支承不均匀或板底脱空，在板的自重行车荷载反复作用下产生裂缝。

5、基层平整的影响

在路面基层施工中，基层表面平整是预防混凝土路面出现裂缝的措施之一。基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且形成面板与基层之间摩阻力不均匀，而不均匀区的边缘部位中心区域就容易形成裂缝。

6、施工方面的影响

（1）原材料质量控制不好。骨料针片状含量大，砂含泥量高，致使混凝土内部有缺陷。

（2）搅拌质量的影响。水泥混凝土搅拌质量直接影响混凝土的内在质量。搅拌时间过短，拌合不均匀，面层强度相差大，硬化时间及收缩量不同，导致裂缝产生；搅拌时间过长，容易导致离析，也会降低混凝土的强度。

（3）运输的影响。高、撒、抛、掷在工地上已是屡见不鲜的事情，致使混凝土发生“离析”，导致混凝土板块早期裂缝的概率大大加强。

（4）振捣质量的影响。振捣不足，易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝；振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析，影响强度。采用真空吸水，减少气孔，提高砼密实度，是防止裂缝的重要措施。

（5）拉杆和传力杆的影响。

①纵缝拉杆。纵缝一般有纵向缩缝和纵向施工缝两种，两种纵缝均应设置拉杆。拉杆应用螺纹钢，长度达到设计要求，以保证其与混凝土间的粘接力，并且拉杆的直径与间距也应得到保证。如果拉杆不能提供足够的拉力，混凝土面板收缩时，纵缝将被拉开形成裂缝。

②横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用光圆钢筋，且一端涂上沥青，允许滑动。在实际工程中，有的施工单位为图方便，采用螺纹钢，且不涂沥青，施工缝两边混凝土浇筑时间不同，凝结过程中产生的收缩不同步，若传力杆不能伸缩，将形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩时，则在薄弱环节处产生裂缝。

（6）养生的影响。养生的目的是防止水分快速蒸发，使混凝土产生干缩变形发生早期烈缝，若操之过急则混凝土路面、早期裂缝的机率将增大。。

二、预防裂缝的措施

1、因地制宜，合理设计路面结构

在施工图设计阶段，各有关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家，依据水泥混凝土路面的设计理论及规范要求，根据当地的地理位置，环境、地形、线形、沿线工程地质和水文地质，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，进行深入细致地研究和讨论，提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求。

2、软土地基处理，防止路基不均匀沉降

对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有两种：

（1）改良土质。将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入6～8%石灰。

（2）路基土坡的加固处理。从以下三方面作好路面土坡的处理：土工隔栅加固边坡、选择合适的坡比和选择适宜的基坡加固方法。

3、控制标高，使基层表面平整

在基层施工中，使基层表面平整，也是预防混凝土路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板.

4、严格控制原材料，提升混凝土使用性能

（1）施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害。

（2）严格控制混合料组成配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。

5、精心组织施工，确保混凝土施工质量