水泥混凝土路面开裂原因与防治
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摘要：混凝土路面是我国高等级公路路面主要结构之一，本文结合工程实际分析了水泥混凝土路面裂缝产生的原因，依照“防重于治”的原则[1]，提出了如何预防水泥混凝土路面开裂，从而能延长水泥混凝土路面的使用寿命。
关键词：裂缝；水泥混凝土；预防措施；
我国高等级公路路面结构最主要类型就是水泥混凝土路面，而水泥混凝土路面最常见的质量问题就是裂缝，所以，探寻出混凝土在早期因何会产生裂缝，找出行之有效的防治措施，提高水泥混凝土路面的质量，对提高其使用寿命有着重大意义[1]。
1.水泥混凝土路面裂缝的分类
1.1按裂缝发生的时期可分为早期裂缝和试用期裂缝。早期裂缝是在混凝土路面在浇注完成后，还没有完成硬化或者开放交通时就出现的断板，使用期裂缝是指混凝土路面在开放交通后才出现的裂缝。
1.2按裂缝在厚度方向发生程度可分表面裂缝和贯穿裂缝。表面裂缝主要是因为混凝土混合料在早期失水过快干缩而引起的厚度方向没有完全断裂的裂缝，一般都是不规则的短小裂缝；贯穿裂缝是因为水泥混凝土表面的裂缝发展而完全折断成两块或两块以上的裂缝。
2.水泥混凝土路面产生裂缝的原因
2.1 基础的原因
水泥混凝土路面的基础必须要稳定、平整、密实均匀、坚固如不能满足这些条件，基础就会产生下沉，从而导致对面层支承的不均匀，使得面层底部无法承载过大的应力而被破坏，导致路面产生裂缝；平整度及基础高程控制的不好，会致使面层厚度不均匀，造成基层的摩阻力过大，温度变化时约束混凝土板会发生徐变与收缩，板块应力过度集中而产生裂缝。
2.2 水灰比的影响
混凝土在施工后会因各种因素而导致其体积收缩，引起混凝土收缩的主要原因是水泥石，所以水泥用量过多必然会导致有较大的收缩；同时在施工时采用较高的水灰比其目的是为了提高混凝土和易性，目前常用的水泥要完全被水化所需要的最低水灰比大约0.26～0.29，水灰比过大，会增大水泥水化初期集料表面的水膜厚度，而水灰比的增大混凝土的收缩会也明显增大，从而对混凝土的强度造成影响，易造成裂缝及断板。
2.3 骨料、水泥原因
骨料是混凝土的主要的构成部分，骨料的质量会直接影响到混凝土的性能。水泥的细度及化学成分对混凝土质量有着很大的影响，水泥的颗粒越细，水化时就会越快并且越完全，硬化的收缩性也会越大，但颗粒太粗就会影响到水泥活性的发挥。对水泥的化学成分而言，如果水泥中硅酸二钙等的含量过高又或者其中有害杂质含量过多，会导致混凝土的稳定性降低，易产生过大的收缩，从而会导致水泥混凝土路面产生裂缝[2]。
2.4 施工的影响
在混凝土搅拌时如搅拌的时间太短，会使得混凝土不够均匀；如在浇筑过程中忽然停电、气候突变、运输不畅等情况，使的浇筑中断新旧的混凝土容易造成收缩不一致、结合不良从而产生裂缝；如振捣的不足会出现蜂窝、气孔；但如振捣的时间过长则会造成分层，细颗粒及水留在上层，粗颗粒沉入底层，使得表面的收缩裂缝增加，容易导致路面裂缝的产生。
2.5 温度的影响
所有的混凝土都具有热胀冷缩的性质，当内部或外部温度发生较大变化时，混凝土便会产生形变。混凝土凝固时，水泥的水化过程会释放出较多的热量，而混凝土本身却导热性不好，所以会使得内部温度过高，从而产生膨胀，而外部的热量已经散失从而体积收缩，这种外缩内胀最易导致混凝土出现裂缝；在高温地区，特别是在夏季高温季节，混凝土路面因受日光照射的作用使得表面温度急剧升高，而内部的温度升高则较慢，这种内外的温差同样也会导致混凝土有裂缝的产生。
2.6 切缝不及时或不当
切缝深度不够会使得切缝的部位不足以释放出混凝土板内部所产生的拉应力，切缝不及时则会影响混凝土内部的拉应力的释放，导致内部拉应力释放的位置呈不规则状，在切缝的周围产生不规则的裂缝。
2.7 养护的影响
混凝土在浇筑后二十四小时内若洒水湿润则会对造成路面龟裂现象；而加长初期潮湿的养护时间只能推迟干缩的开始，无法减少短期的干缩。所以养护方式和时间如选择不当则可能会影响到路面的开裂。
2.8 传力杆和拉杆的影响；
2.8.1 胀缝传力杆的质量控制一般有两点，一是传力杆必须与路面平行，以保证其伸缩方向；二是应在传力杆的一端涂上沥青，并且加上管套，以确保其有足够的伸缩距离。前者易于忽视，传力杆有的在安装时即歪歪斜斜。传力杆与路面不平行，混凝土板伸缩时，传力杆对混凝土板产生压应力，引起混凝土板拉裂。后者处理不好，缝端混凝土将被挤裂。
2.8.2 纵缝拉杆。纵缝一般有纵向施工缝和纵向缩缝两种，两种纵缝都必须设置拉杆。拉杆在设计上并不是作为一种传荷装置，其主要作用是拉住相邻板块不让它们分离，因而它应能提供足够的拉力以克服面层收缩时基层顶面所给予的摩擦力。有些施工单位在施工时所采用的是小直径螺纹钢，长度不达要求。这样，拉杆就无法提供足够的拉力，混凝土面板在收缩时纵缝会被拉开从而产生裂缝。
2.9 开放交通过早
开放交通过早，混凝土的强度还较低，还不足以承受行车荷载，但在行车荷载作用下，使得混凝土路面产生裂缝。
3. 防治水泥混凝土路面裂缝的措施
3.1优化水泥混凝土路面结构设计
水泥路面上出现的各种病害，与水泥混凝土路面结构设计有很大的联系。设计人员应根据待设计道路所在地域的实际情况，采用不同的结构，在设计时应多采用国内外先进的设计理念，尽可能多应用计算机技术，采用有限元法来对水泥混凝土路面进行分析，分析其在各种荷载作用下的应变关系、应力。需要如实掌握接缝构造传递荷载的能力和相关特性[3]。运用科学的方法决定结构层的厚度与强度。在设计时还应充分考虑到各种条件对混凝土产生的影响，设计时需要考虑各种条件对混凝土产生的约束，如混凝土的干燥或冷却，底基层的位移或沉陷，浇筑混凝土板的长度等......
3.2 严格控制原材料及混凝土级配
3.2.1 严格选择符合规范及设计要求的水泥，应尽量选用强度高、收缩性小、安定性好、耐磨性强的普通硅酸盐水泥。
3.2.2 选择符合规范及设计要求的碎（砾）石。碎石宜细不宜粗，碎石或砾石表面含泥量、针片状愈少愈好，同时碎石还应有良好级配。
3.2.3 混凝土级配必须合理。水灰比应小，用水量尽量采用最小值。水灰比（W/C）增大，混凝土的强度降低，弹性模量减小，故混凝土的干缩、徐变都增大，因此W/C应采用最小值[3]。
3.2.4 加适当的外加剂。一般来说，加减水剂可以减少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸发速度，减少混凝土的收缩值。拌合物具有足够的强度。
3.3 加强施工工艺和质量控制
3.3.1 基层质量的控制
基层应选用水泥这种稳定类的基层，在有条件的地方还可选用水泥稳定风化料基层。但应控制好水泥的含量，一般将水泥的含量控制在4%―5%内。使用厂拌法来拌合基层料，可以确保拌合物的均匀性以及配料准确，质量也容易控制。在进行基层施工时，使用拉钢线的方法能严格控制好平整度和顶面标高。为减少基层与混凝土之间的摩阻力，最好能在基层面上洒布粘层油或加以铺塑料薄膜的方法[4]。
3.4 加强水泥混凝土路面的维修、养护管理与交通管理
养护工作的好坏直接关系到水泥混凝土路面的质量。公路管理部门应加强对道路的维修、养护以及交通管理的工作。
3.4.1 重视对排水系统的养护，保证排水系统的畅通，做到地表水和地下水都能顺利排到路基以外。
3.4.2 重视对水泥混凝土道路的巡查，如发现伸缩缝处与板块出现坑洞、裂缝、错台等病害时，应及时修补。选用填缝料时应选用那些与混凝土回弹性能好、粘接力强、耐老化的材料。
3.4.3 加强对路面车辆的管理，如发现超载的车辆，应采取强硬措施，杜绝超载情况的发生，防止因超载而对混凝土路面造成影响。
4.结论
由于各种原因水泥混凝土路面常会出现各种类型的裂缝[5]，但只要优化了水泥混凝土路面结构设计；严格控制原材料及混凝土级配；加强施工工艺和质量控制；加强水泥混凝土路面的养护管理、维修与交通管理等防治措施，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以控制的。
参考文献：
[1] 吴超凡，台电仓，饶中.水泥混凝土路面病害发展过程研究[J].公路交通技术，2008（1）.
[2] 金兆会，黄海荣，开瑞富.水泥混凝土路面裂缝原因分析与修补措施探讨[J].吉林交通科技，2008，（3）.
[3] 周滨，刘洋.施工过程中水泥混凝土路面早期裂缝成因及防治[J].黑龙江交通科技，2006，（8）
[4] 公路水泥混凝土路面施工技术规范.人民交通出版社，2003，07.
[5] 朱建飞,李俊.水泥混凝土路面断裂成因及对策分析.2010.
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