1、水泥混凝土路面防裂断浅析 摘要 ：主要阐述水泥混凝土路面工程中裂缝是如何产生的，分析水泥混凝土路面开裂的原因以及防止水泥混凝土路面开裂的方法。 关键词 ：水泥混凝土路面； 破坏原因； 收缩开裂； 防治 Abstract: In this pahe cement and concrete crack cause and prevent the cement and concrete road crack methcause; crack; prevention 中图分类号： U416.216 文献标识码： A 文章编号： 引言 水泥混凝土路面作为主要的路面结构形式从 20 世纪 90 年代以来在
2、我国飞速发展，从已有的使用情况来看，最常见、最严重的病害就是开裂破坏。如何防止混凝土路面开 裂无疑是一项重要且紧迫的任务。 1.水泥混凝土路面开裂产生的原因 导致水泥混凝土路面开裂的原因较多， 通常有路基不均匀沉降、 汽车严重超载、路面基层不合格、水泥混凝土本身质量问题、施工过程中水泥混凝土的收缩开裂等。下面是主要是对水泥混凝土本身质量问题，路基不均匀沉降及施工过程中水泥混凝土收缩开裂进行分析。 1 1混凝土自身产生的裂缝 混凝土自身产生的裂缝主要分为塑性收缩裂缝和温度应力裂缝。 温度应力裂缝：水泥水化产生热景，导致混凝土内部与表面有温差，产生的温 度应力引起的。温度应力裂缝是通过控制混凝土温
3、度来防止，不是养护可以避免的。 塑性收缩裂缝：混凝土浇筑早期还处于塑性状态，混凝土因为失水导致体积收缩而产生的裂缝。塑性收缩裂缝一般产生在混凝土表面，完全可以通过良好的养护，防止水分损失来避免。良好的混凝土养护是从最早町能的时间开始防止水分从混凝土表面损失。这里不存在从初凝还是终凝开始的问题，只有什么时候能够开始的问题。在工程实践中，人们也一直在摸索如何更早地开始养护，得到很多成功经验。比如，在初凝前，混凝土表面抹面完成： (1)马上覆盖湿麻布； (2)马上 在混凝土表面上方喷雾，形成局部高湿度，降低蒸发速率； (3)在混凝土表面喷洒养护膜 (可降低表面蒸发率 90以上 )。然后，待混凝土终凝
4、后或有一定强度后，再进行洒水或表面保水养护。混凝土表面湿养护至少持续 3d，最长能达到 7d。 l. 1.2 路堤不均匀沉降 路堤是以土石为原料，经机械村实而形成的，它须经过相当长时间的排水固结沉降后才能趋于稳定。如果整个路基均是以土填筑的，且沉降是均匀沉降，则不会引起水泥混凝土路面开裂，问题是路基有路堤和路堑，路堤的高度不同，路堤所经过的地段地质情况各异，就会导致路基出现不 均匀沉降。由于路基的不均匀沉降，引起水泥混凝土板受力状况发生变化，水泥混凝土路面板抗压强度较高而抗拉强度相对较低，一旦人吨位车辆行强，对水泥混凝土路面板的拉应力将会超过水泥混凝土面板本身的抗拉力而被拉裂，产生裂缝。 l.
5、3 施工时水泥混凝土收缩开裂 施工时水泥混凝土收缩开裂。收缩可分为冷缩和干缩，在动荷载反复作用下因疲劳破坏而开裂。其中疲劳破坏除车辆作用外，也与板内收缩应力有关。在限制条件下，水泥混凝土收缩变形会引起内部很大的弹性拉应力，此应力随着水泥混凝土弹性模量的增大和收缩量的增加而增 大，水泥混凝土路面板在应力的作用下会发生一定的徐变，徐变后的拉应力增长超过水泥混凝土路面板的抗拉强度时，水泥混凝土路面就会开裂。 再者，面层和基层间存在很强的摩阻力，这是不容置疑的，但这种摩擦力到底有多大，对路面使用性能有多大影响，目前很难精确计算。但对于层间摩阻力，这种摩阻力不仅仅是物理学上的摩阻力，因为面层和基层间的约
6、束力不是纯物理学上的力学结构模型，它是由静摩擦力和层间粘接剪应力组成，这也无疑增加了水泥混凝土路面自由伸缩的约束力，使水泥混凝土路面板内应力多元化。 2. 水泥混凝土常 见裂缝及处理方法 2 1 纵向裂缝 (1)采用含裂纹的断裂准则确定绑带法修补传力杆的位置、间距和修补材料断裂性能要求，根据经验进行修补结构设计，并进行了大面积的修补，取得成功。 (2)混凝土路面薄层修补具有很强的薄层效应和分形界面效应。随着修补层厚度的减薄，修补结构的收缩增大。 (3)界丽粘结强度近似服从胶 ibull 分布。 m 反映强度的均匀性， m 越大，强度分布越均匀。界面粘结强度的胶 ibull分布参数 m值较小，界
7、面强度波动较大。试验得 m=3.0890。(4)采用断裂准则确定最大灌浆压力，控制最 大灌浆压力可避免灌浆导致裂缝。 2 2横向裂缝 (1)混凝土路短切缝不及时，由于温缩和干缩发牛断裂。混凝土连续浇筑长度越长，浇筑时气温越高，基层表面越粗糙越易断裂。 (2)切缝深度过浅，由于横断面没有明硅削弱，应力没有释放，因而在临近缩缝处产生新的收缩缝。 (3)混凝土路面基础发生不均匀沉陷 (如穿越河浜、沟槽，拓宽路段处 )，导致板底脱空而断裂。 (4)混凝土路面板厚度与强度不足，在行车荷载和温度应力下产生强度裂缝。 (5)水泥千缩性大；混凝土配合比不合理，水灰比大；材料计量不准确；养生不及时。 (6)混凝
8、土施工时，振捣不均匀。 3.水泥混凝土路面防裂 3.1 针对路基不均匀沉降 3.1.1 搞好基底处理 路基是一线形工程布置，它所跨越的区域较大，遇到的基础地质条件不同。不同的地质条件， 特别是不良地质条件的基床， 对路基质量是一个较危险的影响因素，如处理不恰当或处理不彻底，则在其上填筑路堤或铺设底基层，均会造成意料之外的或过大的沉降。 3.1.2 搞好填切交界处的处理 填切交界处是路基沉降的易发区，当路堤在斜坡上或填切交界处，或原有路堤上或 路堤处在垂直路中线测得的坡度大于 1： 5 时 应把原地面挖成台阶 台阶宽度不应小于 l m 用小型机具进行夯实。并向内侧倾斜 2%。在铺筑水泥混凝土路面
9、时在该处宜设置伸缩缝。 3. 1. 3 搞好台背填筑 目前，从建成通车的公路来看，构造物台背跳车是通病 然而最明显的是台背沉陷或错台 主要原因是台背回填质量差。为此，在施工中应做到 : 台背填筑要求每层松铺厚度不得大于 2 cm，压实度不得小于 95% 回填材料最大粒径不大于 l5 cm， 且应有良好的级配和透水性。 3. 2 针对施工时水泥 混凝土收缩开裂 3. 2. 1 降低水泥混凝土收缩量 降低水泥混凝土收缩量，主要是采用膨胀技术该技术在许多工程项目中被采用。主要用于水泥混凝土的防裂、消减应力、 防水、 防渗等。其基本原理就是用膨胀来补偿或抵消水泥混凝土的收缩，以降低水泥混凝土的收缩拉应
10、力，防止路面开裂。在水泥混凝土的配制过程中，可采用膨胀水泥或在水泥中掺入膨胀剂来实现这个目标。 3. 2. 2 减轻层间限制 减轻层间限制，就是拓展水泥混凝土板的伸缩自由度，减小水泥混凝土面层间的伸缩自由度，减小水泥混 凝土路面各层间的粘接力。消除层间粘接剪应力的方法很多 如 : 涂油、 铺油毡、 确保基层平整度等。 通过试验对比 : 确保基层平整度，采用塑料薄膜隔离的方法，施工简便，既起到隔离作用，又不影响层间传力效果 价格也便宜。通过几个工程实践应用，效果良好。 3. 2. 3 适时进行路面锯缝 施工阶段温度应力大于水泥混凝土抗拉强度时就可能发生施工断板。分析水泥混凝土凝固过程中的抗拉强度
11、，与温度应力对比，判断发生断板的条件，最后根据温度确定锯缝时机。 从水泥混凝土板凝固阶段的湿度特性来说， 在水化热、气温和日光辐射的作用下，板温随着浇筑时间不同在不同时刻出现峰值和谷值。 以水泥混凝土浇筑时为 0计，对于 42. 5 号水泥来说 ,0 6 h 为升温过程， 6 l2 h 为降温过程。 这是一个具有规律性的现象，如果暂不考虑翘曲应力和胀缩应力， 6 l2 h 阶段水泥混凝土面板处于降温收缩状态，容易发生裂缝。而从水泥混凝土面板凝固阶段的强度特性来说，水泥混凝土早期强度以 l l2 h 时段增长最为缓慢，抗裂能力的增长也最慢，由早龄期水泥混凝土抗拉弹性模量的增长规律并对比上下午浇筑
12、的水泥混凝土抗拉弹性模量，下午浇 筑的水泥混凝土处于降温期间，模量值比上午低，在第 l0h 低 2 倍以上时降低水泥混凝土的温度应力有利。这就解释了施工时普遍出现的上午浇筑的水泥混凝土路面板容易出现施工断板的问题，因而一般水泥混凝土路面板锯缝时间以水泥混凝土浇筑后 l0h 为宜。 4. 水泥混凝土路面养护 养生条件是控制混凝土板早期开裂的重要因素之一。当温度过高时，如养生时水分不足，容易引起混凝土早期开裂，导致断板的产生。在混凝土硬结初期，由于强度还很低，这时如果养生不当，混凝土内部产生收缩，从而使混凝土开裂产生断板，这是施工养 牛期产生断板的根本原因。如果这期间 (一般是在施工 3 d 至
13、5 d 内 )及时切缝，那么裂缝就会在切缝处断开，从而清除不规则裂缝。因此，从施工经验上看，掌握好切缝的最佳时间是控制混凝土断板的关键。 在养护期间内发生断板的情况多种多样，产生的原因不同，处理方法也就不同。一般对行车影响不大的断板就不处理了，只有对行车影响较大的跳车断板、沉陷断板及严重的破碎板才进行处理，对于因混凝土品质不好产生的坏板处理比较简单，就是根据破坏情况整板凿除或部分切除，注意切除坏板时一定要呈方形，然后重新浇筑新混凝土。路面跳车板的 处理也是这种办法。 上述方法是水泥混凝土路面板处理的最基本的方法，但是在养护施工过程中不能封闭交通，而且混凝土施工期较长 (养生至少要 7 d)，行
14、车干扰严重。特别是全封闭的二级公路或半幅一级公路这个问题十分突出。施工时交通安全是主要问题，对处理不太大的一块板就要在施工和养生期间设各种安全标志、示警标志、示警灯等，而且要昼夜守护，确保安全。 结束语 近年来，我区的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。而大多数的水泥混凝土路面难以达到 20 年 30 年的设计使用年限，并且出现一些较严重的病害 ，其中最常见的是混凝土裂缝，裂缝产生的原因很多；本文就详细介绍了水泥混凝土路面开裂产生的原因及预防措施，从而预防裂缝与断板的出现，以保证公路安全、稳定地运行。 参考文献 黄国兴 ;惠荣炎砼的收缩 1990 .黎庆莲水泥砼路面早期裂缝的预防 1998 鲁晋华预防水泥混凝土路面断板的措施 期刊论文 -山西建筑 2008(04)
