水泥混凝土路面裂縫成因探析

李占元

【摘要】文章針對目前水泥混凝土路面產生裂縫的原因，從設計、施工以及后期的養護、使用等幾個方面分析，總結原因，尋找差距，從而采取有效措施，杜絕和減少類似現象的發生，以全面提高水泥混凝土路面的質量，延長使用壽命，提高使用效益。

【關鍵詞】路面裂縫；極限強度；應力集中；收縮量；溫度裂縫

【Abstract】Analyzed from several aspects of the design， construction and post-conservation， the use of paper the cracks of the cement concrete pavement， summed up the reason to look for gaps in order to take effective measures to prevent and reduce the occurrence of similar phenomena in order to fully enhance the cementthe quality of the concrete pavement， extend the service life， and improving availability.

【Key words】Pavement cracks；Ultimate strength；Stress concentration；Shrinkage；Temperature crack

1. 引言

水泥混凝土是由膠凝材料，粗、細集料，水和外加劑（必要時加入）按比例配制，拌和均勻，硬化后形成的人造石料。因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、養護費用低等特點，成為當前建筑結構中最廣泛的建筑材料。但混凝土的缺點是抗折、抗拉強底很低，容易開裂。

2. 路面厚度設計問題

路面厚度設計的依據是設計年限內的累次當量軸交，而現實中，路面承受的當量軸次遠遠大于設計的當量軸次，造成水泥混凝土路面在短期內發生裂縫。

3. 路基、基層的影響

（1）基層平整度差，導致混凝土面層厚度不均勻，在行車載荷下及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中，當應超過極限強度時，便產生裂縫。

（2）路基承載不足，壓實度不夠或路面強度不足，沉降量過大，混凝土受彎產生裂縫。

（3）半填半挖路段或老路段拓寬，填挖交接處或新舊結合處，處理不好，引起沉降不均勻，導致混凝土產生裂縫。

4. 水泥混凝土質量的影響

（1）不同強度等級及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣形成裂縫。

（2）集料質量的影響。集料中的雜質含量直接影響混凝土的質量，并影響水泥的膠結力，延緩水泥硬化，對路面的塑性收縮和干縮變形影響很大。根據規范規定：粗骨料含泥量不超過1%，砂含泥量不超過3%。

（3）拌和質量的影響。拌和時間過短，則拌和不均勻，造成面層強度相差過大，硬化時間及收縮量不同，從而導致裂縫產生；拌和時間過長，則容易導致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。

（4）振搗質量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作下產生應力集中而導致裂縫；振搗過量，則粗集料下沉，混凝土離析，影響其強度。

（5）水灰比控制不嚴。混凝土中的拌和水分為自由水和化合水兩部分。化合水的作用是使水泥水解和水化：其余的皆為自由水，它是為了滿足操作的要求。自由水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發，使混凝土內部形成空隙。水灰比偏大，則密實度降低，強度降低；水灰度偏小，則和易性差，影響施工，難以振搗密實，強度降低。

（6）計量不準確。混凝土配合比根據它的強度、耐久性、耐磨性、和易性來確定。配合比不準確將影響砂石材料的級配，混凝土的密實度就難以保證。

（7）養護的影響。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。因此，一定要加強混凝土的早期養護，在表面收漿后應盡快予以覆蓋和灑水養護。同時必須保證養護的時間，實際養護天數根據混凝土強度增長情況而定，一般宜為14～21d。

5. 橫向縮縫質量的影響

設置橫向縮縫是為了減小收縮應力和翹曲應力。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環節，如不加強控制，極易引發裂縫。

（1）切割時間。當混凝土達到設計強度的25%～30%時，應采用切縫機進行切割。切縫太早，粗集料會從砂漿中跳脫；切縫太晚，產生的拉應力值大于混凝土容許值，混凝土板就會開裂。氣溫高，混凝土強度增長快，切割時間要提早。溫差大，切割時間也要提早。切縫時間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機，宜采用機型小、轉速快、振動小的，在混凝土澆筑幾小時內即可切割。

（2）切割深度。切縫深度應控制為板厚的1/4～1/5。切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證；切得太淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，面層上會產生不規則裂縫。

（3）灌縫料。灌縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現問題。灌縫料質量欠佳時造成溫度高時被車輪撕裂，溫度底時脆裂；灌縫不良會造成雨水下滲，影響中面使用質量。目前，灌縫材料較好的有改性瀝青、聚氨脂等。

6. 拉桿和傳力桿的影響

脹縫傳力桿的質量控制主要有兩點：一是傳力桿的一端應涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土析伸縮時，傳力桿對混凝土板產生壓應力，引起混凝土板拉裂。

（1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應用圓鋼，且一半涂瀝青，允許滑動。在實施應用中，施工單位為圖方便，經常使用螺紋鋼，且不涂瀝青。由于施工縫兩邊混凝土澆筑時間不同，凝結過程中產生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，從而形成薄弱環節。當混凝土板在荷載或自然因素作用下產生收縮，則在此薄弱環節處產生裂縫。

（2）縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應設置拉桿。拉桿應用螺紋鋼，長度達到設計要求，以保證其與混凝土間的黏結力，并且拉桿的直徑與間距也應得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時，縱縫被拉開而形成裂縫。

7. 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生彎形。若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要的是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。

8. 過早開放交通

開放交通過早，混凝土的強度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產生裂縫。

9. 結語

綜上所述，水泥混凝土路面裂縫成因，不僅與設計、施工等路面形成前的環節有關，而且與路面形成后的作用、養護等聯系緊密。因此，要避免水泥混凝土路面開裂這一質量通病，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業規范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑疾一定會得到根治。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2015）01-01-519