水泥砼路面裂縫成因及其防控措施

陳曉輝

（秦皇島市撫寧縣交通運輸局公路工程隊，河北 撫寧 066300）

0 引言

近幾年，隨著經濟的發展，我國公路建設進入了大發展時期。在公路建設過程中，由于水泥砼路面擁有強度高、使用壽命長和養護費用低等特點，因此有著較好的發展前景。但是由于水泥砼本身材質、施工工藝、養護及其環境等因素的影響，水泥砼路面的裂縫問題給車輛通行和路面使用壽命帶來了嚴重影響。這不但是擺在工程技術人員面前的重要課題，也是一直困擾水泥砼公路健康發展的重要因素。本文從水泥砼路面裂縫的成因及其防控和處理措施進行分析。

1 影響水泥砼路面裂縫的因素

水泥砼是一種由骨料、水泥、水及其它外加劑混合而成的非均質脆性材料。這種材料由于材質和施工工藝及本身變形等問題在形成砼的過程中會存在較多的微孔隙、氣穴和微裂縫。這些孔隙、氣穴和微裂縫在開始時不會對砼的承重、防滲及其使用功能產生危害，但隨著溫、濕度條件的變化、荷載及路基震動的不斷影響，微小裂縫就會加劇、擴展和連通，最終形成宏觀裂縫，甚至導致整塊板的斷裂。究其原因，裂縫產生的重要因素大至可以分為以下幾種。

1.1 路基狀況

路基是水泥砼路面的基礎，在重力荷載的作用下，路基若沒有足夠的強度或彎沉就會產生變形或沉陷。路基的變化情況將傳導到基層及表層，導致水泥砼路面出現裂縫乃至斷裂現象。沉陷裂縫的產生，通常情況下是由于路基土質不均、松軟、回填土壓實不到位或遭水浸害等原因而導致路基的不均勻沉降所致。有的地方在冬季施工時，模板支撐在凍土上，凍土化后便會出現不均勻沉降的現象，致使砼路面出現裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況相關。一般向與地面垂直或呈30°～45°角方向發展。裂縫寬度往往與沉降量成正比。路基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

1.2 基層因素

路面基層是位于水泥砼路面和路基之間的墊層，起穩定路基、緩解路面沖擊的作用。如果基層處理不好，會直接影響砼路面?，F在的路面基層大多采用水泥穩定碎石。水泥穩定碎石是在碎石中摻入適量的水泥和水，按照一定的技術要求，經拌和、攤鋪壓實及著重而成。如果碎石質地不好，水泥劑量使用不當，壓實或養生不到位，就會出現干裂現象。在北方季節性冰凍期，還會出現凍縮裂縫的問題。這些裂縫如果沒有得到及時處理，就在上面攤鋪水泥砼路面，則必然埋下隱患，最終引起面層水泥砼路面開裂的現象。

1.3 材質、配比及工藝

水泥砼是由水泥、骨料、水及其它外加劑混合而成。它的品質與構成它的各種材質、比例及形成過程有關。這里最重要的是水泥，如果水泥為不合格產品，過期或受潮都會使其活性降低。砂石集料級配不好，含泥量大，雜物多，外加劑使用不當，參量不準，攪拌過程中隨意加水，加料順序顛倒，攪拌時間不夠或拌和不均，都會影響砼的品質。攤鋪時，振搗不足易使砼中出現氣孔或蜂窩，在行車荷載作用下，應力集中時會導致裂縫的產生。如果振搗過量，會使粗骨料下沉，砼離析，會影響其強度和裂縫。

1.4 溫度和濕度的影響

水泥砼攤鋪路面后，需要養生硬化，這期間水泥砼會釋放大量水化熱，由于其內部溫度不斷上升，因此會在表面引起拉力，后期在降溫過程中，又會在內部出現拉應力。在拉應力超出砼的抗裂能力時，裂縫就會出現。砼內部的濕度一般變化很小或變化速度較慢，但如果養護不到位，遭受風吹日曬致使砼表面時干時濕，濕度可能變化較大或發生劇烈變化時，表面干縮形變由于受到內部不同步的約束就會產生拉應力，往往導致開裂。另外由于水分散失，砼體積收縮時由于受到地基和基層的約束，也容易出現干縮裂縫。

1.5 切割時間及深度

水泥砼攤鋪后，在其硬化過程中會產生拉應力。這種拉應力，通過對水砼切割可以得到一定程度的釋放。但如果切割不適或切割深度不夠時，就達不到釋放拉應力之功效進而產生開裂。

水泥砼路面交付使用后，由于車輛通行，特別是超限超載車輛的通行，也會對路面產生比較大的破壞作用。

2 水泥砼路面裂縫的預防

雖然水泥砼路面裂縫不能根絕，但可以針對裂縫產生的因素，利用現有的工藝、技術手段來創造條件，達到控制、縮減裂縫，以增強路面強度、延長使用壽命和提高利用效率的作用。

2.1 嚴格路基和基層施工

嚴格路基和基層施工工序，使路基和基層扎實及穩固是減少不均勻沉降所引起的裂縫，特別是重大裂縫、錯臺及斷裂的關鍵因素。

在路基施工過程中，因破壞原有土體的天然狀態致使結構松散，顆粒重新組合，為使路基有足夠的強度與穩定性，必須層層壓實。施工單位要加強自檢，監理檢查要到位，保證達到工程要求的壓實度，并要求壓實均勻。路肩部位及車道與路肩交接的部位極易產生縱向錯臺，對半填半挖路基，特別要注意挖填結合部位的碾壓。

對用作路基的土，應注重土質鑒別和性能測試。對膨脹土，注意要分其類別。對強膨脹土，必須置換；對中弱膨脹土，則需采用適當的方法進行改良，以達到規范要求的標準。

當基坡較大時，要采用適當設施來加強基坡的穩定性。路基要形成一定的橫坡度，排水要順暢。

基層施工要注重參數的選取，如基層回彈模量、含水率及承載力等，需保證施工值與設計值一致。要根據路基實際情況及路段，選擇適宜的基層材料及配比。對特殊路段，也可適量采用成本較高的新型材料。無論選用什么材料，都要保證平整壓實。同時需控制基層頂面的橫坡度，以確保水泥砼板薄厚均勻，減少水泥砼板與基層頂面的摩阻力。嚴禁使用松散材料處理基層不平整表面和標高。在澆筑前要檢查基層強度，各項指標均達到規范要求時，方可進行水泥砼板面施工。

2.2 管控材質及配比

要確保水泥砼的質量，首先要把好原材料質量關口。其一，水泥應是正規的合格產品，對每批進場水泥都要檢查其出廠合格證，還應逐批抽檢基細度、凝結時間及安定性儲存條件，確保水泥在干燥通風、防雨防潮的地方儲存，注意防止使用過期或因被雨淋而結塊的水泥，這種水泥不僅會影響砼的強度，而且會使澆筑后由于物理、化學變化不一致而產生斷裂現象。其二，應嚴格控制砂、石含泥量小于等于3%，并隨時抽檢試驗，控制好砂的級配，宜選用中砂且均勻粒徑小于5mm的。粗骨料應具備連續級配或連續級配與單級配配合使用。在特殊情況下也可采用單級配常規粒徑在5～40mm之間，最大粒徑不得超過路面結構厚度的1/4。骨料在生產、采集、運輸與儲存過程中嚴禁混入影響砼強度的有害物質，如花、草、水泥袋、樹葉或土等，保持潔凈。

其次是各種材料的配合比，應以質量比計，并應通過設計強度和試配的選定。砼的試配強度應根據設計強度等級，考慮到施工條件差異和變化以及材料質量可能出現的波動，在施工過程中應經常檢查，合理調整配合比，特別是水灰比。

2.3 拌合、澆筑流程控制

水泥砼的原材料按照比例和先后順序進入攪拌機后，開始攪拌，攪拌時間要適宜，達到均勻可用。

按規定在拌合、澆筑地點應檢查水泥砼的塌落度，盡量縮短拌和物的停放時間，減少塌落度損失，塌落度一般情況保持在10～30mm之間。

砼在攤鋪前，首先要檢查支架、鋼模、鋼筋。模內雜物、積水等需清除干凈，卸水泥砼時，為防止水泥砼離析，高度不宜超過2m。

人工攤鋪，需按設計厚度、順序和方向進行攤鋪，要反鏟、扣卸以防止離析，松鋪厚度一般需高出2cm左右。

使用攤鋪機時，宜將攤鋪速度控制在1～2m/min之間，運行平穩，攤鋪行走過程中隨著基層變化，邊模板會隨時與基層接觸，使邊模板形成支撐點，影響擠壓成型，因此要隨時調整。

振搗時，振搗器與邊模需保持50～100mm的距離，防止振搗器與模板碰撞。振搗由板邊開始，以先橫后縱的方向各振一邊，每次振搗應重疊15cm。同一位置不能振搗太久，一般10s為宜。砼密實的標志是停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦泛漿為宜。

2.4 溫度、濕度控制及初期養護

在夏季炎熱季節或溫差變化較大地區施工，可盡量選用中熱或低熱材料來配制砼，或在砼中摻入適量的粉煤灰、緩凝劑、草木鈣或減水劑等，以減少水化熱量，利于散熱，防止溫、濕變化過于激烈。在熱天澆筑時，可采用冰水或深井流水制砼，設置簡易遮陽裝置，對骨料進行噴水預冷卻，降低拌和與澆筑速度，在澆筑后，砼表面應及時用草袋、土工布或砂等覆蓋，并灑水養生，使之降溫。寒冷季節時，砼表面應采取保溫措施，以防寒流襲擊。

砼養生，也是為了保持適宜的溫濕條件。溫度與濕度二者是相互關聯的，濕度變化大，溫度變化也會隨之加大，反之亦然。砼的早期養護就是為了保持適宜的溫濕條件，減少水泥砼在硬化過程中由于溫差和濕度激烈變化發生的損害。

2.5 適時切割

經驗顯示，水泥砼路面切割縮縫最佳時間在20～24h之間。切割裂縫在施工過程中有兩種，其一是軟切縫，其二是硬切縫。根據現行公路規范和設計文件，一般采用硬切縫，切縫深度要求1/5～1/4的設計板厚。切割時，優先切割兩脹縫中間位置，之后再切割分體的中間位置。道路設窨井處，縮縫要騎窨井，橫縫連線平分井框，使窨井部位自然形成的弱斷面與橫縮縫合而為一，否則在井框部位極易形成早期收縮縫。

3 水泥砼路面裂縫的簡易處置

水泥砼路面裂縫形式多樣，程度不一，處治時應視具體情況而采取不同的技術措施。主要包括以下幾種方法。

3.1 不降低道路承載力，不影響通行安全的細微裂縫的處置

對不降低道路承載力，不影響通行安全的細微裂縫，可對裂縫表面進行修補。修補方法可延裂縫表面鋪設薄膜材料，用環氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布鋪設；可沿裂縫表面鑿“V”型槽或“U”型槽，使用樹脂砂漿材料或水泥砂漿、瀝青等材料填充；對較深裂縫可在裂縫處設置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環氧樹脂用水泵或電泵注入，以封堵裂縫。

3.2 影響結構及通車安全的較大裂縫

對影響結構及通車安全的較大裂縫，可以進行加固處理。具體方法包括圍套加固、鋼箍加固和粘貼加固等不同加固方法。

圍套加固系在結構外部一側或數側外包鋼筋砼圍套，提高其承載力，對裂縫嚴重但尚未破碎的，將裂縫部位鋼筋保護層鑿去，外包一層鋼絲網。

鋼箍加固系在結構裂縫部位四周加“U”型螺栓或鋼套箍將構件箍緊，防止裂縫擴大，提高承載力。

粘貼加固系將鋼板或型鋼用改性環氧樹脂和粘結劑，粘結到構件裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與砼連成整體，共同承載載荷。

3.3 水泥砼整塊板斷裂

對于水泥砼整塊板斷裂，一般采用將壞板鑿除，在處理好路基與基層后，重新澆筑新板。新板的厚度需與原面板的厚度保持一致，但不宜小于24cm，否則可采用鋼筋混凝土進行修復。

3.4 路面使用期間出現的裂縫

路面使用期間出現的裂縫，破碎板幾乎都與板底脫空有關。即使是當時看來既沒有破碎又沒有裂縫的板塊，其板底仍可能存在脫空現象。這種病害較隱蔽，但其危害性卻非常大。在路面修復過程中，若不處理脫空板塊，即使加厚層達到20cm以上，也無法防止反射裂縫的出現。板底脫空可使用鉆孔漿法來處理，此法是借鑒后張法預應力構件的孔道壓漿原理，在混凝土板底部脫孔處鉆孔，通過孔洞，利用高強壓力漿流質材料壓入脫空空隙，流質材料凝固后產生一定的強度，對面板產生均勻承托作用，進而達到穩固板塊的目的。

3.5 水泥砼路面大部分出現開裂、斷板、錯臺、沉陷等病害

水泥砼路面大部分出現開裂、斷板、錯臺、沉陷等病害時，經論證，修補技術經濟性差時，可考慮重新澆筑。

4 結語

通過以上分析可以看出，水泥砼路面裂縫雖有其產生的必然性，但并不是不可控制，不可以治理的。在施工中加強質量管理，確保流程符合規范和設計要求，在使用中加強養護和管理，積極采取補救和處理措施，就能最大限度地降低裂縫，保證行車安全，延長公路使用壽命，提高利用效率。

[1]JTG E60—2008，公路路基路面現場測試規程[S].

[2]JTG F30—2003，公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].

[3]JTG E30—2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S].

[4]JTG E42—2005，公路工程集料試驗規程[S].