水泥混凝土路面裂縫的成因和施工控制措施

崔祥新 張 瑋

（棗莊市公路管理局，山東 棗莊 257071）

1 前言

產生斷裂的板塊被裂縫分成兩塊或數塊，破壞了路面的整體性和抵抗沖擊、振動的能力，并使基層與混凝土板之間產生往復交變的相對位移。加上裂縫處的滲水影響，導致基層結構的破壞。基層破壞的結果反過來使面層產生更大的斷裂。如此惡性循環，隨著時間的推移，導致混凝土路面使用功能喪失。本文對水泥混凝土路面裂縫成因進行分析，并從設計、配合比、材料、施工、成品保護與管理等方面提出預防改進措施。

2 水泥混凝土路面裂縫成因分析

2.1 溫度應力

混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，使混凝土內部溫度升高，水泥水化熱在1～3天內可放出熱量的50%，由于混凝土內部和表面的散熱條件不同，形成內外溫差，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和內外溫差成正比，溫差越大，溫度應力也越大。砼的早期抗拉強度較低，當這種溫度應力超過混凝土抗拉強度時，產生裂縫。

2.2 干縮變形

干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。

2.3 路基基礎的影響

混凝土面板下的基層應平整、堅實、抗變形能力強、整體性好。如果路基壓實時局部未達到質量標準，或填筑路基的材料不符合標準，或在路基尚未完成自然沉降便急于開始水泥混凝土路面的施工，使路基產生不均勻沉降，導致混凝土板產生裂縫，嚴重的會產生斷板。另外，如果地下水位過高，地質條件差，路基含水過高，會使路基強度降低，承載力下降，水泥混凝土路面產生較大的變形荷載而導致裂縫。

2.4 道路基層的影響

如果基層甲整度差，導致混凝土面層厚度不均勻，在行車荷載及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中。當應力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產生裂縫。

2.5 材料的影響

水泥質量的穩定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝結硬化時的收縮量大，使混凝土板面產生許多微小裂紋，在外部荷載及自然因素作用下擴展為裂縫。不同標號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。

砂石材料中若有過量的泥土和石粉，會削弱水泥的膠結力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強度，在使用時容易產生裂縫。

2.6 配合比的影響

水反比偏火使混合料中被水占有的空間較大，但只有其中一少部分參與水化反應，剩余水分逐漸蒸發，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大，T縮率也越大，明顯地降低混凝土的強度。

水泥用量不合理使混凝 收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性，使混凝土中水泥用量越大，收縮量也越大，在施工時便容易產生裂縫。

砂石料的級配不合理使抗折強度降低，因為不同級配的混合料其抗折和抗壓強度有較大的差異。

砂偏細會引起水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂粒總表面積越大，這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面，從而增高水泥用量，引起水泥混凝土收縮量增大。

2.7 施工因素的影響

2.7.1 由于操作人員不嚴格按配合比要求進行控制，或攪拌時間不夠使混凝土攪拌不均勻，每罐混凝土配合比不均勻，使混凝土中強度發展和收縮量不均勻，在混凝土內部形成有害應力，在外力作用下會在應力較大處開裂。

2.7.2 澆筑混凝土的影響。澆筑混凝土時，由于振搗不均勻，局部振搗不密實，容易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產生應力集中而導致裂縫。

2.7.3 切縫的影響。混凝土隨著時間的推移，其強度和收縮量都在增大，內部拉應力也相應增大。在混凝土澆注成型后未能及時切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產生的拉應力超過了混凝土某一局部的初期極限抗拉強度，引起該處產生橫向裂縫并造成應力集中，致使裂縫迅速擴展，使板體在較短時間里出現貫通全幅的裂縫。

2.7.4 傳力桿安裝的影響。傳力桿的安裝必須遵照規范要求，按設計進行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過程中會將混凝土頂破，從而形成裂縫。

2.7.5 混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。混凝土澆筑成型后，逐漸開始凝結硬化。當空氣中相對濕度較小時，混凝土中水分就會不斷地被蒸發掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養護不及時，就會造成頂面失水快，收縮迅速；底面失水慢，收縮緩慢。翹曲后則可能使混凝土面板產生裂縫。混凝土養護不連續，養生期未到就停止養生，使混凝土強度不能正常發展，也是引起斷板和裂縫的原因。

2.7.6 施工機械設備的影響。由于機械設備故障使混凝土的澆筑工作無法連續進行，會在路面混凝土中形成人為施工縫，此新舊混凝土接茬處是容易產生裂縫的位置。

2.8 過早開放交通

在混凝土尚未達到設計強度就提前開放交通，此時混凝土承受不了外界荷載的作用力，當這一作用力超過了荷載的臨界狀態時，斷板或裂縫就產生了。

3 裂縫施工控制措施

3.1 合理設計

為了防止水泥混凝土路面的裂縫，各有關部門應認真及時地組織設計人員和有關專家，對水泥混凝土路面的設計理論及規范要求，進行深入細致地研究和討論，根據當地的地理位置，環境、地形、沿線工程地質和水文地質，特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的供應情況，提出符合實際的軸載設計參數、路面結構、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求，以設計出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統，提出合理經濟的水泥混凝土配比設計及要求。

3.2 嚴把材料關

水泥：用于路面混凝土的水泥一般采用道路專用水泥或≥32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥應早期強度增長快、收縮性小、抗凍與耐磨性能好，施工中應盡量使用同一廠家生產的同一品種、同一級別水泥，并按規定做好復試試驗。

砂、石料：砂應用級配良好的中粗砂，尤以河砂為準，避免采用不清潔的含泥量過大或含雜質的砂。石子應質地堅硬、級配良好，最大粒徑應≤40mm，嚴禁采用強風化的石子。砂石料的含泥量應符合規范要求，不干凈的應采取沖洗、過篩等措施，并重新檢驗合格后才能使用。

3.3 精心組織施工

3.3.1 嚴格控制路基、基層的質量，保證其密實、穩定、平整，路基彎沉及基層強度必須達到要求。特別是半填半挖路段及挖方路段，需要認真處理，加強壓實。

3.3.2 認真按施工配合比及規范要求進行混凝土的拌和，使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經常檢查骨料的級配和雜質，發現所購進的骨料級配與原試驗級配不符時，必須及時調整施工配合比，同時還要檢查含泥量，使其不能超標，并嚴格控制水灰比。

3.3.3 注意施工溫差，盡量避免在高溫或低溫及溫差較大的氣候條件下安排施工。

3.3.4 澆筑混凝土時，由專人負責振搗，保證振搗均勻，振搗間距和振搗時間要掌握合理，保持施工作業的連續性，一旦出現間斷作業，必須設置施工縫，并布置傳力桿。

3.3.5 正確安裝傳力桿。傳力桿的安裝必須遵照規范要求，按設計進行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。

3.3.6 及時鋸切橫縮縫，縫深必須達到設計要求深度，在縮裂發生前及早形成弱斷面。需要時，還可以考慮在橫縮縫位置的混凝土板底部加設誘導裂縫的木塊，使弱斷面效應更加顯著。

3.3.7 在混凝土終凝后用草袋、砂或土工布等全面均勻覆蓋并充分灑水保濕養護，保證混凝土路面14～21天的潮濕狀態，使用混凝土的水化作用充分。

3.4 成品保護與管理

混凝土路面施工完畢后，要做好工程成品保護工作，設立路障，未達到設計強度不允許通車使用。加強對車輛控制，嚴禁超載車輛通行，超過設計荷載能力的特種車輛需要通行，應先進行論證并采取減少路面損害的措施。

4 結束語

形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設計、施工、使用過程中的不足，混凝土的內在因素及溫度變化、濕度變化、地基不均勻沉陷的影響等等。施工時只要嚴把材料關、工序關、工藝關，抓好基層強度、混凝土的配合比設計、切縫的時間和深度以及養護等各個環節，并結合當地的施工環境和條件，綜合考慮，采取有效的防治措施，混凝土路面的裂縫現象是可以避免的。

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