水泥混凝土路面裂缝分析及处置

水泥混凝土路面裂缝分析及处置

1．裂缝产生原因分析

水泥砼板面的裂缝，可分为表面裂缝和贯穿板全厚度的裂缝（简称为贯穿裂缝）。

1．1 .表面裂缝水泥砼板面的表面裂缝主要是由砼混合料的早期过快失水和碳化收缩引起的，具体如下：

①由于构成混合料的各种固体的颗粒大小，密度不同，混合料不可避免发生分层离析，再者由于配合比不当，操作不当，砼的颗粒不均匀，离析就会加大，即重颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水，结果就会使水泥砼表面含水量增加，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面之内，水面形成凹面。由于凹面较凸面所受压力大，同时颗粒间产生毛细管张力，促使颗粒凝聚。当水泥砼表面尚未充分硬化，不能抵抗这一表面张力时，砼表面则发生裂缝。这种塑性裂缝的产生时间，大致与泌水消失时间相对应，在砼浇筑之后数小时，砼表面将普遍出现细微的龟裂。

②砼碳化收缩也会引起其表面龟裂。当砼的水泥用量低，水灰比较大时，空中的CO2易渗透到水泥砼内，与其中的碱性物质起化学反应，生成碳酸盐和水。

水泥砼的碳化反应在空气相对湿度为30%－50%时最为激烈。碳化引起的收缩仅限于水泥砼路面表面，只产生混凝土的表面裂缝，碳化收缩的速度较失水速度慢，因而带来危害并不大，但都会给水泥砼路面的耐磨性，表面抗滑性及行车舒适性带来不利影响。

1．2．贯穿裂缝

水泥砼路面贯穿裂缝为贯穿板全厚度的横向裂缝，纵向裂缝，交叉裂缝，板角断裂等。

1．2．1．横向裂缝

垂直于行车方向的有规则裂缝称为横向裂缝，导致水泥砼路面出现横向裂缝的原因较多，大致可以归纳如下几方面：

（1）干缩裂缝

在水泥砼中，水在水泥石中以化学结合水，层间水，物理的吸附水，还有毛细管水等状态存在着。当这些水在砼硬化过程中失去时，水泥浆体就会产生收缩，这就是干缩，当收缩受到条件限制时，产生收缩应力，这就会引起干燥收缩裂缝。水泥浆体干缩的限制主要是砼骨料对水泥浆的限制。在普通水泥砼中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以砼内部经常存着引起干缩裂缝的应力状态。干缩裂缝引发的路面横向裂缝，往往是在砼水化硬化的早期。有资料表明，水泥砼20年收缩量的14%～34%发生在水泥砼的14d龄期内，40%～80%发生在3个月龄期内。

（2）冷缩裂缝和一般材料一样，水泥砼具有热胀冷缩性能。砼板块的冷缩却是在相邻部或整体性限制条件下发生的，热胀属于变形压缩，而冷却则属于拉伸变形，这样就容易引起开裂。水泥砼在硬化过程中是一个放热反应，板块温度上升。在通常温度范围内，砼上升1℃，每米膨胀0.01mm，这种变形，对大面积板块极为不利。

水泥水化过程中放热速度是变化的，初始较慢，25min后增湿，大约在水泥终凝后12h的水化热温度可达80℃～90℃，使内部砼产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩，致使砼路面内部膨胀，

外部收缩，产生很大的拉应力，当外部砼所受拉应力一旦超过砼当时的极限抗拉强度时，板块就会产生裂缝或横向断裂。此外，从表中可得到，由于放热过程中放热率变化，水泥砼温度将产生变化，当混凝土从最高温度降温时，由于受到已有基层或已有硬化混凝土的约束力，在温度下降时，就不能自由收缩，就会产生裂缝。

（3）切缝不及时为防止水泥砼路面的干缩裂缝和冷缩裂缝，人们采用切缝将路面分块。我国现行的水泥砼路面设计规范规定，路面板长不大于6m，板块宽不大于5m。但由于施工中切缝的时间难以控制得当, 造成砼路面出现横向裂缝。从砼收缩因素考虑，最后是水泥砼中水泥水化初阶段切缝，但因砼抗压强度不足，根本无法切缝。

一般砼抗拉强度仅为抗压强度的1/8～1/7，即约为4.3Mpa～5.0Mpa。可见，气温下降30℃的温度就历程将超过砼的抗拉强度，板块的横向断裂就难以避免。但对于己切缝的砼板，除第一天的应力有可能大于该龄期的抗折强外，其余温度应力均小于相应龄期的要求。所以切缝不及时，就会导致水泥砼路面横向裂缝产生。

1．2．2．纵向裂缝

顺向方向出现的裂缝称为纵向裂缝。水泥砼路面的传荷顺序为面层，基层、垫层、路基。尽管面层板传到路基顶面的荷载应力值很小，往往不会超过0.05Mpa，但路基的支承条件却是很重要的。由于填料土质不均匀，温度不均匀，膨胀土、冻胀，压实不足等多种原因，都会直接导致路基支承不均匀，在砼浇筑之前未严格检查基底弹性模量Et是否符合规范要求，而盲目施工，在路基稍有沉陷的情况下，在板自重和行车压力作用下而产生纵向断裂。刚开始时缝很

细，一般小于0.05mm，但随着雨水侵入和浸泡基层，使其表层软化，液化而产生唧泥、淘空，使裂缝加大。拓宽路基时，由于路基处理不当，新路基出现沉降，砼板下沿纵向出现脱空。在车辆荷载作用下，使砼板发生纵向断裂。

1．2．3．交叉裂缝

两条或两条以上相互交错的裂缝称为交叉裂缝。产生交叉裂缝的主要原因：

①水泥砼强度不足，在轮载和温度作用下会出现交叉裂缝。

②路基和基层的强度与水稳性差，一但受到水的侵入，将会发生不均匀沉陷，在车辆荷载（特别是重载）作用下，砼板块出现交叉裂缝。

③水泥的水化反应和碱骨料反应。水泥水化反应在砼发生升温和降温过程中产生体积的胀缩变形，在内部骨料及外部边界约束下使砼的自由胀缩变形受阻，而产生拉压应力。同样在水泥的生产过程中，有时也会出现一些过烧的CaO和mgO它们的水化速度较慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体体积膨胀，开裂甚至溃散。同时由于水泥在生产过程中烧成温度不好控制，水泥的安定性不良，浇筑之后的砼路面就会产生大面积龟裂。

1．2．4．板角裂缝

与砼板角两边接缝相连的贯穿板厚的裂缝称为板角断裂。板角是砼路面板的薄弱部位，由于侧模的模壁效应，施工时插入式振捣器很难保证砼完全密实，板角密实度不够强度相对较小，而在受力上板角较为不利。相邻板角之间无传力杆，传荷能力较差。在车轮荷载作用下荷载应力较集中，除在砼路面的起始点主要有角隅及边缘钢筋外，其它部位均未设加强筋，而且一旦砼路面板接缝进水，