1、浅谈水泥混凝土路面裂缝成因分析与预防措施摘要:系统分析水泥混凝土路面裂缝产生的原因，并提出相应的预防及控制措施。 关键词:水泥混凝土路面;裂缝;预防措施 Abstract: the system analysis of cement concrete pavement cracking reason, and put forward the corresponding prevention and control measures. Keywords: cement concrete pavement; Crack; Prevention measures 中图分类号： U416.216 文献
2、标识码：A 文章编号： 1、前言 水泥混凝土路面具有使用寿命长、强度高、维修费用少、抗磨耗、能耗少、造价低及取材广泛等优点，从上世纪九十年代以来在被广泛应用于各等级公路。但随着水泥混凝土路面修建数量的逐年增多,但水泥混凝土路面易产生裂缝，裂缝产生后影响行车的舒适性，并致使雨水渗入路面基层, 产生唧泥、断板、路基塌陷等病害, 影响公路的正常通行。本文结合多年施工实践经验浅谈水泥砼路面裂缝产生的原因和预防措施。2、 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： 2.1 温度应力 混凝土在硬化过程中
3、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。砼初期初始强度较低，当砼温度应力超过砼早期抗拉强度时，产生裂缝。另外水泥混凝土具有热胀冷缩性质，昼夜温差太大或者降雨后刮风引起路面温度骤降时，水泥板块上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，当温度应力超过抗拉强度时，也会发生裂缝。 2.2 干缩变形 干缩裂缝产生的主要原因是由于砼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，较大的表面变形受砼内部约束的限制，产生较大的拉应力
4、而产生裂缝。主要影响因素有水泥中硅酸二钙、砼的水灰比、砼的骨料颗粒大小和级配。 2.3、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。 2.4 基层质量的影响 基层强度低于设计要求, 将难以承受由混凝土面板传来的荷载作用, 在重复荷载作用下, 将产生破坏变形, 由此造成基层与板体脱空, 产生裂缝或断板；基层稳定性差、整体性不好, 在车辆荷载及温度、风、雨、水等自
5、然因素的影响下, 会出现较大的变形, 不均匀的形变, 同样会引起路面板的破坏；透水性大的基层, 也会对路面板的使用质量受到影响。在地表水作用下, 基层内部很容易渗水, 使粘结料内部含水, 不易排出, 而产生冻胀, 使基层结构产生破坏, 造成路面板的断裂；基层高程及平整度控制不好, 板厚不均, 造成基层摩阻力过大约束，混凝土板在温度变化时的混凝土收缩与徐变, 板块产生应力集中导致断板；软土地基、地下管道( 线) 等, 如处理不当, 使得局部断面强度不匀,极易造成基层强度不均匀, 从而引起路面断板。 2.5 施工工艺的影响 （1）.由于操作人员不严格按配合比要求进行控制，或搅拌时间不够使混凝土搅拌
6、不均匀，每罐混凝土配合比不均匀，使混凝土中强度发展和收缩量不均匀，在混凝土土内部形成有害应力，在外力作用下会在应力较大处开裂；另外混凝土拌和时，如果水泥和集科温度过高再加上水泥的水化热，其拌和物的温度更高，而在冷却、硬化过程中会使温差收缩加大，也会造成砼开裂。 (2).浇筑混凝土的影响。振捣不密实，会使混凝土强度不足或不均匀，易导致早期断板，振捣时间过长，会造成拌和物分层，骨料沉底，细料上浮形成强度不均匀，表面收缩裂缝增加。 (3).切缝的影响。混凝土随着时间的推移，其强度和收缩量都在增大，内部拉应力也相应增大。在混凝土浇注成型后未能及时切缝形成人造缩缝，以致板体收缩产生的拉应力超过了混凝土某
7、一局部的初期极限抗拉强度，引起该处产生横向裂缝并造成应力集中，致使裂缝迅速扩展，使板体在较短时问里出现贯通全幅的裂缝。 (4).传力杆、拉杆安装的影响。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。如果传力杆安装偏斜，则在传力过程中会将混凝土顶破，从而形成裂缝而断板。 (5).胀缝安装的影响。正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，纵坡变化处、平曲线及构造物结合部都是应力应变集中的位置，在此处设置胀缝，是减少或释放应力应变的最佳方案，可以大大降低在此处的断板率。胀缝 (6).混凝土的及时养护对混凝土早期强度增长和防止收缩极为重要，混凝土浇注成型后，如果养护
8、不及时，会使混凝土表层水分散失过快，收缩迅速，而混凝土内部水分散失较慢，表层和内部收缩不均。在早期，由于混凝土不能承受较高的干缩应力，况且，如水分不足，又影响到水泥的正常水化作用，从而影响混凝土强度的提高 另外湿度、温度的变化，都可能造成混凝土产生较大的收缩。 3 水泥混凝土路面裂缝的预防措施 3.1 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
9、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 3.2 严格控制原材料，提升砼使用性能 水泥混凝土路面产生裂缝的根本原因在于混凝土的极限拉伸 应变值太小，不足以抵抗干缩变形和温度变形。为了提高混凝土的极限拉伸应变值或抗拉强度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施： (1)混凝土的极限拉伸值随着抗压强度的提高而有所提高， 因此提高混凝土的抗压强度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土 路面多采用m2C30、C35 较高标号的混凝土。 (2)采用碎石配制混凝土。因为采用碎石配制的混凝土的极限 拉伸值
10、比用一般卵石配制的混凝土提高 30%左右。 (3)控制混凝土骨料的最大粒径。采用最大粒径较小的骨料 配制混凝土时，可以提高混凝土的极限拉伸值。因此规范中 限制骨料最大粒径在一般公路中不超过 40mm，在高等级公路中 不超过 35mm，甚至限制在 25mm 以下。砼骨料采用最大粒径不同的 24 个粒级的集料进行掺配而成。 3.3 精心组织施工，确保砼施工质量 （1）严格控制路基、基层的质量, 保证其密实、稳定、平整, 路基弯沉及基层强度必须达到要求。特别是半填半挖路段及挖方路段, 需要认真处理, 加强压实。 （2）认真按施工配合比及规范要求进行混凝土拌制, 使施工配合比与设计配合比基本一致。如果
11、条件允许，宜采用电脑自动配料的砼拌和楼。并保证每盘砼搅拌时间从而确保砼充分搅拌均匀，在施工中要经常抽查集料的级配和杂质,一旦发现骨料级配波动较大时, 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, 并严格控制水灰比。 （3）浇筑混凝土时, 由专人负责振捣, 保证振捣均匀, 振捣间距和振捣时间要掌握合理,保持施工作业的连续性, 一旦出现间断作业, 必须设置施工缝, 并布置传力杆。 （4）正确安装传力杆。传力杆的安装必须遵照规范要求, 按设计进行, 使传力杆与道路中心线及路面平行。 （5）及时切缝，缝深必须达到设计要求，路面切缝时间采用度时积来控制，一般切缝时间的度时积必须严格按照
12、 180200 度时来控制，气温突变或风大时时，应适当提早切缝时间。以防止产生不规则裂缝。特别胀缝浇注成型后应用抹刀在胀缝两侧人为设置两条浅层裂缝，以诱导胀缝裂缝由此开裂。 （6）及时养生，混凝土路面铺筑完成或软作抗滑构造完毕后应立即开始养生。机械摊铺的各种混凝土路面、桥面及搭板宜采用喷洒养生剂同时保湿覆盖的方式养生。 ，应准备足够的防雨蓬等遮荫设备，以应对烈日或风大降雨等恶劣天气。养生时间应根据混凝土弯拉强度增长情况而定，不宜小于设计弯拉强度的 80，应特别注重前 7d 的保湿(温)养生。一般养生天数宜为 1421d。 4 结语 水泥混凝土路面裂缝成因, 不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关, 而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此, 要消灭水泥混凝土路面开裂这一质量通病, 延长水泥混凝土路面的使用周期,提高投资效益, 需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责, 分头把关, 按照行业规范标准, 结合工程实际,严格履行各自职能, 相信这一顽疾必将得到有效控制。 参考文献： 1 水泥路面施工技术规范s.北京：北京人民交通出版社.2004 2 马龙, 水泥混凝土路面裂缝成因分析与预防措施分析；建筑与工程 2009 年第 1 期
