分析裂缝水泥混凝土路面裂缝产生和防治

摘要: 本文根据近几年施工中裂缝防治的经验及研究，结合泰楼路项目部第一合同段水泥混凝土路面实际情况，对水泥砼路面形成裂缝的原因进行分析，并提出科学的预防及处理措施。
关键词：水泥混凝土路面裂缝 产生原因 防治

水泥混凝土路面我们都不陌生，曾经作为高等级路面而受青睐。但是，随着我国经济实力的不断提高，高速公路、一级公路越来越多，车辆速度越来越快，水泥路面损坏、维修工作量增大，水泥路面的噪音、舒适性受到质疑。混凝土路面损坏后，维修周期长，费用高，对交通造成很大的不便，所以，应该尽量避免水泥混凝土路面的损坏。水泥混凝土路面损坏的原因多是由于裂缝引起的，道路裂缝的预防与控制一直以来是工程领域较难解决的棘手问题。下面结合泰楼路项目部第一合同段水泥混凝土路面实际情况，进行总结。

一、水泥混凝土路面的现状

1、工程概况

泰楼公路宅子至涝坡段大修工程第一标段的起点是K2+135，终点K9+251。施工内容主要是路基处理、原水泥混凝土碎石化施工、水稳碎石基层、底基层、4cm沥青路面应力吸收层、26cm水泥混凝土路面工程、桥涵重建和维修工程及标志标线工程。

2、路面裂缝现状

（1）早期裂缝：工程施工过程中，项目部为了获取更多的施工经验，掌握更好的施工方法，达到更佳的施工质量效果，在施工前期进行了试验段的施工。在经过后期的观察后发现，虽然在试验段施工过程中严格按照施工组织设计中的要求进行施工，但路面仍然出现几处贯穿半幅路面的横向裂缝，甚至有两处的裂隙较大，达到3mm左右，下图为K6+300附近裂缝：
　

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（图一）
（2）使用期间出现的裂缝：泰楼路工程于2012年6月底完工并投入使用，然而在10月中旬左右，路面出现多处横向裂缝和长距离的纵向裂缝，纵向裂缝最宽处宽度达到3cm,下图为K6+300附近裂缝：
（图二）

二、水泥混凝土路面裂缝形成的原因

导致水泥混凝土路面产生裂缝的原因很多，且较复杂，本文从以下几个方面进行分析：

1、基层的影响

（1）基层平整度较差，直接导致了混凝土面层厚度的不均匀，在有外力荷载的作用下，就会在厚度薄弱处产生裂缝；
（2）基层强度不均匀，路基填料混杂或压实不好，产生不均匀沉降，导致混凝土板产生裂缝；
（3）路基软弱，未压实，或路面基层强度不足，沉降量过大，混凝土板受弯产生裂缝。

2、集料质量的影响

集料中的杂质含量直接影响混凝土的质量，如砂石料中得泥及石料上的石粉等，将会削弱水泥的胶结力，延缓水泥硬化，降低混凝土的强度。

3、搅拌质量的影响

（1）搅拌时必须按照施工配合比顺序加料，并保证搅拌时间不低于规范要求，并且最长时间不得超过最短时间的3倍。搅拌时间过短，则拌合不均匀，造成面层强度相差过大，硬化时间及收缩量不同，从而导致裂缝产生；搅拌时间过长，则容易导致骨料破碎、离析，使和易性发生变化，影响混凝土的强度；
（2）混凝土拌制完毕后，未用混凝土搅拌车运输，采用自卸车运输且每一车运输方量大，加之运距较远，待施工时，先期拌制的混凝土呈现初凝状态，与后期拌制的混凝土结合性差，出现薄弱面，形成不规则的接缝，导致出现裂缝。

4、振捣质量的影响

应保证振捣器在每一位置振捣的持续时间，以拌合物停止下沉，不再冒气泡并泛出水泥砂浆为准，并不宜过振。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，影响其强度。

5、温度的影响

（１）由于热胀冷缩的作用，气温较高的白天浇筑的混凝土，在次日早晨气温最低时，必将产生体积收缩，使混凝土急剧冷缩或干缩，而形成的早期裂缝；
（２）夏季在阳光的暴晒影响下，拌制出来的混凝土温度高，水分蒸发快，表面易干燥，出现干缩裂缝；

6、切缝工艺的影响

（１）切缝时间控制：从理论上讲只要在水泥混凝土快硬化收缩之前进行切缝工艺，就可以克服早期裂缝的产生。但切缝工艺要求混凝土达到一定强度方可进行，否则缝口将是不规则毛边，在这段时间内，由于化学收缩、干湿变形与温度变形的变形量最显著，而混凝土的强度低，容易产生早期裂缝；
（２）切缝深度不适导致的裂缝。在对水泥混凝土路面裂缝的施工现场调查中发现，虽然砼缩缝已经切割，但板块并不沿着切缝走向断开；或者一段顺着缩缝，另一段则偏离缩缝。这是由于切缝深度不够或深度不匀所致。施工中必须保证切缝深度满足设计要求，同时注意切缝深度沿板宽的一致性。

7、养护的影响

混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要。混凝土浇筑成型后，逐渐开始凝结硬化。当空气中相对湿度较小时，混凝土中水分就会不断地被蒸发掉，造成混凝土由表到里逐渐失水，同时水还会阻滞混凝土的继续硬化甚至停止硬化。如果养护不及时，就会造成顶面失水快，收缩迅速；板底失水慢，收缩缓慢。翘曲后则可能是板产生裂缝。因此一定要加强混凝土的早期养护，在表面手浆后尽快予以覆盖和洒水养护。同时必须保证养护的时间，实际养护天数根据混凝土强度增长情况而定，一般宜为14天-21天。

三、水泥混凝土路面裂缝的预防措施

预防裂缝的产生，应采取以下技术措施：

1、减少温差效应

降低混凝土的早期收缩变形，高温季节施工时，将暴晒于烈日下的砂石料洒水润湿，并尽量避开烈日高温施工，以防止早期裂缝的产生。

2、混凝土拌制和运输要规范

按配合比单配料，严格选料，含泥量大的骨料一定要冲洗，尽可能采用较小水灰比，即半干硬性或干硬性混凝土，并尽可能采用收缩率小的普通水泥，以提高混凝土的早期强度。混凝土的拌和时间也要按要求，最佳办法是在搅拌站集中搅拌后，搅拌车运料。

3、振捣过程要规范

严格控制振捣棒的有效作用距离，振捣时间应以拌和物表面全部液化，表面不再有气泡和泛水泥浆为限，同时不宜过振，以防产生离析。

4、加强路基施工管理

确保分层回填，分层碾压，并强化施工单位自检和监理检查工作，一要保证达到要求的压实度，并要求压实均匀。对用作路基的土，应加强土质的鉴别和性能测试，对粘性土等，采用适当的方法对土质进行改良，从而保证路面不破坏。若基层产生裂缝，在摊铺混凝土前必须作好处理。

5、特殊路段处理

对特殊路段，也可适量采用成本较高的新型路面材料，如连续配筋混凝土等，初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。

6、采用正确的切缝工艺

（１）掌握切缝的合理时间。切缝的目的在于把混凝土内部的应力适时地释放，而切缝又要求混凝土必须具备一定的强度，一般以碎石混凝土约6～12Mpa时为适宜的切缝时间，最迟不宜超过24h；
（２）控制切缝的长度和深度。切缝深度一般为板厚的1/3～l/4 为宜。切缝从一端走向另一端，如果端头为填挡混凝土还没有施工，可以留lcm左右不切通，以免填挡混凝土施工时水泥浆漏入缝内，待填挡混凝土切缝时一起切通。

7、加强混凝土的养生工作

用湿养法养护时，宜采用能全幅覆盖且保水性好的土工布覆盖养生，每天视气温情况均匀洒水，养护期不少于14d。在非雨季应尽量采用喷塑养护工艺，夏季可大大防止水分的过快蒸发。

五、裂缝的处理

1.表面处理法：表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。
2.填充法：用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（）0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。 3.灌浆法：此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。裂缝宽度较大的纵向裂缝，拟采用两侧筑混凝土结构以防止混凝土路面继续开裂，而对裂缝进行灌浆，防止雨水杂物等进入路面下部结构，造成钢筋锈蚀。
4.结构补强法：因超荷载产生的裂缝，裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。
六、总结
在出现轻微病害，如：接缝处剥落、轻微裂缝与板底脱空等病害时，可通过局部修复方法来恢复其结构与行驶性能，并防止这些病害的进一步发展，常用的方法有压浆、半深锯切填缝、全深锯切与传力杆功能恢复、局部板块移除重新浇注、交叉补丁等。通过这些措施可恢复路面结构整体性、防止水分下渗，延缓整个路面病害继续发展，延长路面使用寿命。
参考文献：

1.《公路路基施工规范》

2.《路基路面试验检测技术》张超郑南翔王建设