水泥混凝土路面裂缝处理 [水泥混凝土路面裂缝成因探析]

　　【摘 要】文章针对目前水泥混凝土路面产生裂缝的原因，从设计、施工以及后期的养护、使用等几个方面分析，总结原因，寻找差距，从而采取有效措施，杜绝和减少类似现象的发生，以全面提高水泥混凝土路面的质量，延长使用寿命，提高使用效益。
　　【关键词】路面裂缝；极限强度；应力集中；收缩量；温度裂缝
　　1. 引言
　　水泥混凝土是由胶凝材料，粗、细集料，水和外加剂（必要时加入）按比例配制，拌和均匀，硬化后形成的人造石料。因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、养护费用低等特点，成为当前建筑结构中最广泛的建筑材料。但混凝土的缺点是抗折、抗拉强底很低，容易开裂。
　　2. 路面厚度设计问题
　　路面厚度设计的依据是设计年限内的累次当量轴交，而现实中，路面承受的当量轴次远远大于设计的当量轴次，造成水泥混凝土路面在短期内发生裂缝。
　　3. 路基、基层的影响
　　（1）基层平整度差，导致混凝土面层厚度不均匀，在行车载荷下及温度翘曲应力作用下，使路面应力集中，当应超过极限强度时，便产生裂缝。
　　（2）路基承载不足，压实度不够或路面强度不足，沉降量过大，混凝土受弯产生裂缝。
　　（3）半填半挖路段或老路段拓宽，填挖交接处或新旧结合处，处理不好，引起沉降不均匀，导致混凝土产生裂缝。
　　4. 水泥混凝土质量的影响
　　（1）不同强度等级及品种的水泥混杂使用，硬化时间及收缩量不一样，同样形成裂缝。
　　（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，并影响水泥的胶结力，延缓水泥硬化，对路面的塑性收缩和干缩变形影响很大。根据规范规定：粗骨料含泥量不超过1%，砂含泥量不超过3%。
　　（3）拌和质量的影响。拌和时间过短，则拌和不均匀，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；拌和时间过长，则容易导致骨料破碎、离析，影响混凝土的强度。
　　（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下产生应力集中而导致裂缝；振捣过量，则粗集料下沉，混凝土离析，影响其强度。
　　（5）水灰比控制不严。混凝土中的拌和水分为自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化：其余的皆为自由水，它是为了满足操作的要求。自由水在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。水灰比偏大，则密实度降低，强度降低；水灰度偏小，则和易性差，影响施工，难以振捣密实，强度降低。
　　（6）计量不准确。混凝土配合比根据它的强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定。配合比不准确将影响砂石材料的级配，混凝土的密实度就难以保证。
　　（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。因此，一定要加强混凝土的早期养护，在表面收浆后应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14～21d。
　　5. 横向缩缝质量的影响
　　设置横向缩缝是为了减小收缩应力和翘曲应力。切缝施工是混凝土施工中的一个重要环节，如不加强控制，极易引发裂缝。
　　（1）切割时间。当混凝土达到设计强度的25%~30%时，应采用切缝机进行切割。切缝太早，粗集料会从砂浆中跳脱；切缝太晚，产生的拉应力值大于混凝土容许值，混凝土板就会开裂。气温高，混凝土强度增长快，切割时间要提早。温差大，切割时间也要提早。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切，宁早勿晚”。切缝机，宜采用机型小、转速快、振动小的，在混凝土浇筑几小时内即可切割。
　　（2）切割深度。切缝深度应控制为板厚的1/4~1/5。切得太深，板间的传荷能力难以得到保证；切得太浅，混凝土截面的强度削弱得不够，面层上会产生不规则裂缝。
　　（3）灌缝料。灌缝料是保证混凝土板正常使用的主要组成部分，如处理不好，则极易出现问题。灌缝料质量欠佳时造成温度高时被车轮撕裂，温度底时脆裂；灌缝不良会造成雨水下渗，影响中面使用质量。目前，灌缝材料较好的有改性沥青、聚氨脂等。
　　6. 拉杆和传力杆的影响
　　胀缝传力杆的质量控制主要有两点：一是传力杆的一端应涂沥青，且加管套，以保证其伸缩距离；二是传力杆必须与路面平行，以保证其伸缩方向。前者处理不好，缝端混凝土将被挤裂。传力杆与路面不平行，混凝土析伸缩时，传力杆对混凝土板产生压应力，引起混凝土板拉裂。
　　（1）横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用圆钢，且一半涂沥青，允许滑动。在实施应用中，施工单位为图方便，经常使用螺纹钢，且不涂沥青。由于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，传力杆不能伸缩，从而形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩，则在此薄弱环节处产生裂缝。
　　（2）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黏结力，并且拉杆的直径与间距也应得到保证。如此，拉杆不能提供足够的拉力，混凝土面板收缩时，纵缝被拉开而形成裂缝。
　　7. 温度变化引起的裂缝
　　混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生弯形。若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要的是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
　　8. 过早开放交通
　　开放交通过早，混凝土的强度尚低，不足以承受行车荷载，在荷载作用下，混凝土路面很容易产生裂缝。
　　9. 结语
　　综上所述，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作用、养护等联系紧密。因此，要避免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，相信这一顽疾一定会得到根治。
　　参考文献
　　［1］中华人民共和国行业标准。JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范。北京：人民交通出版社，2003.
　　［2］编委会。最新公路工程技术指南实施手册。银川：宁夏大地音像出版社，2006.
　　［3］陈栓发。道路建筑材料与题解。西安：陕西人民出版社，2003.