水泥混凝土路面裂縫或斷裂的原因分析及防治

楊丹

摘 ?要：水泥混凝土路面，具有使用壽命長、抗壓強度高、承載能力大、耐磨耗、水穩定性和熱穩定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常維護費用低的優點。在使用中受到諸多因素的影響，其受力情況是很復雜的。通常認為起決定作用的因素是：在多種外力的綜合作用下，其主要力學指標為：抗彎拉強度（即抗折強度）。用于剛性路面的水泥混凝土標號不能用抗壓強度作為主控指標，而應以28天齡期的極限抗彎拉強度，即極限抗折強度作為主要控制指標。

關鍵詞：隱患;壽命;控制;防治

中圖分類號：U418.6 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）13-0132-02

Abstract： Cement concrete pavement has the advantages of long service life， high compressive strength， large bearing capacity， wear resistance， good water stability and thermal stability， good roughness and skid resistance， and low daily maintenance cost. In practice， it is affected by many factors， and its stress is very complex. It is generally believed that the decisive factor is： under the comprehensive action of a variety of external forces， the main mechanical index is flexural tensile strength （that is， flexural strength）. The compressive strength can not be used as the main control index of cement concrete label for rigid pavement， but the ultimate flexural strength of 28 days old， that is， the ultimate flexural strength should be taken as the main control index.

Keywords： hidden danger; life span; control; prevention and treatment

水泥混凝土路面，具有使用壽命長、抗壓強度高、承載能力大、耐磨耗、水穩定性和熱穩定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常維護費用低的優點。黑色路面的主要材料——瀝青，資源有限，有被水泥混凝土路面取代的趨勢。但是，水泥混凝土路面的裂縫和斷裂，嚴重影響了道路的使用壽命和功能。

下面將水泥混凝土路面施工中路床土基、道路基層、水泥混凝土面層等各工序中常見的隱患和防止措施加以論述：

1 道路土基施工中常見的隱患

（1）填筑材料不合格。沼澤土、泥炭和含有樹根、雜草、易腐朽物質的材料，不能用于路基填筑;液限指數大于50%，塑限指數大于25%的材料或有機質含量大于3%的材料或壓實含水量和最佳含水量之差大于2%的材料，無法壓實穩定達到規定壓實密度，不能形成合格的路床。因此要嚴格控制填筑材料的質量。（2）路基斷面不符和設計要求。路基施工中如果坡度不標準、斷面不符合設計要求會造成路床表面排水不暢，積水滲入下層路基影響路基質量;路基填筑的有效寬度和超寬填筑不夠，二次填筑不均勻：新舊交界，挖臺階分層填筑壓實密度不達標，補上來的路基部分就會形成沉陷或滑移等不良后果，破壞路面混凝土板。（3）軟基處理不徹底、不規范造成基礎不穩定。檢測軟土地段路基的承載力，然后采取適當的軟基礎處理方案和施工工藝。例如： 挖除軟基，換填優質土方、石方、土石混合料或砂礫。施工時，如果方案或施工工藝不合理或填料整平效果不好，低凹的地方達不到密實度要求，且大量積水，將造成基礎不穩定，而導致路面板的破壞。（4）半填半挖段施工質量不佳。半填半挖的交界處或路堤處在橫坡大于1：5的地段時，必須做臺階式處理，臺階寬度應不小于1m，用合適機械設備進行平整、碾壓或夯實，并向內側傾斜2%，且臺階上不能有積水，然后再分層填筑壓實，這樣，才能保證路堤的穩定。施工不規范，路堤填筑的質量就保證不了，必然會給路面混凝土板留下破壞的隱患。（5）構造物的臺背回填質量不合格。構造物臺背跳車是常見的道路病害，臺背沉陷或錯臺的危害更嚴重，根源是臺背回填質量不合格。臺背深度大、平面面積不規則，回填施工難度較大。應該分層回填，每層松鋪厚度因壓實機具而定，保證壓實度大于重錘擊實的95%，回填材料的質量要嚴格把控。如果臺背回填的平面尺寸未按規范要求開挖，會給回填材料的壓實工作增加難度，達不到規定的密實度;如果臺背緣為不透水性填料，要進行更換，否則路面滲入的水積存在臺背，時間長了必然會影響路基的穩定性，造成臺背沉陷，致使路面板體破壞。（6）未按規程碾壓?；鶎邮┕?，每層填料松鋪厚度與碾壓機械不搭配，或含水量不佳，碾壓工序不符合要求導致路基填方的壓實度達不到規范要求的低限值。造成路基下沉或塌方，致使路面混凝土板破壞。（7）水泥混凝土部分路段路基含水量大。水泥混凝土路面的結構厚度雖然滿足了防凍厚度的要求，但是由于部分路段路基含水量大，或地下水侵蝕，或管網漏水，沒有采取相應的施工措施去除隱患，冬季凍脹會引起整個路面結構層的凍裂或拱起。

2 道路基層施工中常見的隱患

水泥混凝土面層本身強度較高，因而有些人誤認為：基層的強度不夠或不均勻，對水泥混凝土面層產生影響不大，因此不注重基層的施工質量。這是很危險的，因為水泥混凝土的力特性是抗壓不抗拉——抗拉能力較弱。水泥混凝土路面板是支承在彈性或半剛性基層上的剛性薄板，它對基層產生變形的適應能力不是無限度的?；鶎赢a生較大的不可恢復的塑性變形時，路面混凝土板將與之脫離，支承條件變得惡化，增加了板截面的拉應力，發展到一定程度，超出其承受能力時，就會斷裂。道路基層按照深淺可分為下基層和上基層。從構筑材料上說下基層多為級配砂礫、級配碎石等天然材料，上基層多為水泥穩定砂礫、水泥穩定碎石等人工材料。基層攤鋪施工前要檢查路槽：干凈、平整、標高準確、斷面符合設計要求，否則，會影響工程質量。層的有效厚度（厚度增加提高成本，厚度減小影響路基層的穩定）。下基層集料不得含有粘土塊、腐殖質等雜質;集料必須有良好的級配。攤鋪好的集料在壓實前要調控其含水量——比最佳含水量稍高。水泥穩定類集料上基層，在鋪筑前，應對下基層進行驗收，不符合規范要求的，要進行整修達到要求為止。水泥穩定材料中骨料的級配要符合設計要求，有機質含量小于2%，不含粘土、腐殖質等雜質。更關鍵的是水泥質量優良、性能穩定、嚴格按試驗配合比參入，拌和均勻。施工時：路基、下基層、上基層的標高控制不嚴;所用集料的級配不好，含有粘土塊及有害物質;水泥穩定材料含水量控制不準、水泥用量不足、級配不佳等等，都將嚴重影響基層的質量，以致破壞路面板體。

3 水泥混凝土路面面板的設計和施工中常見的隱患

（1）水泥混凝土路面使用中受力情況復雜。通常認為起決定作用的因素是：由荷載引起的彎曲應力;由溫差及硬化收縮引起的拉應力;以及基層、底層凍脹產生的應力，等等。在多種外力的綜合作用下，其主要力學指標為：抗彎拉強度（即抗折強度）。水泥混凝土的抗壓強度與抗彎拉強度是沒有一定的比例關系的。不能由抗壓強度直接換算為抗彎拉強度。因此，用于剛性路面的水泥混凝土標號不能用抗壓強度作為主控指標，而應以28天齡期的極限抗彎拉強度，即極限抗折強度作為主要控制指標。（2）水泥混凝土使用的材料的質量直接影響混凝土的品質。a.水泥是組成水泥混凝土的最基本、最重要的原材料，對于水泥混凝土強度的高低是起決定作用的。使用質量合格、性能穩定的水泥，是保證路面混凝土質量的前提。b.石料和砂是水泥混凝土的骨料，是天然原材料，質量差別巨大。強度不佳、級配不合理、含泥量大的骨料，會造成水泥混凝土強度的“先天不足”——細集料和粗集料中含泥量過高，降低了混合料的粘結度，勢必影響混凝土板本身的質量，達不到規定的抗彎拉強度標準的要求。水泥混凝土中含砂率高（一般含砂率應控制在30%以內），也是導致水泥混凝土抗彎拉強度低的主要原因之一。（3）水泥混凝土路面病害防治要堅持預防為主原則。要減少或杜絕水泥混凝土路面病害的發生，應堅持以預防為主的原則。在水泥混凝土道路施工的整個過程中，要堅持全過程的檢驗、監督，控制各個環節，嚴格按操作規程施工是至關重要的。a.路面施工混凝土澆筑前，取樣進行塌落度實驗，符合要求才能使用，制作抗壓、抗彎拉試塊兒，分組標養和同條件養生同時進行?；炷翝仓備仌r要有專人操作、專人監督，嚴格按照最佳澆筑程序進行;嚴禁往水泥混凝土內任意加水調整塌落度;振搗要均勻，保證混凝土充分密實，防止漏振造成蜂窩麻面或過分振搗導致離析;高溫天氣澆注水泥混凝土，必要時要搭棚遮擋太陽施工，并及時被覆養生，養生一定要設專人負責和檢查避免開裂。水泥混凝土養生達到一定強度，才能開放交通，避免過早通車或加載。注意：路面水泥混凝土面層施工時，容易出現厚度不均勻的情況，主要原因是基層施工標高控制不嚴導致的，在水泥混凝土收縮拉應力作用下，強度薄弱處被拉斷。b.優選施工工藝和機具，是提高水泥混凝土路面質量的有效路徑——使用整平、振搗一次成型的全幅寬牽引式振搗梁、組合式拉毛刷、穩定性好的導軌、機械抹子、鋁合金刮杠，配合真空吸水機、切縫機施工，可有效提高工程質量。c.水泥混凝土路面一般都在夏季施工，晝夜溫差大，造成水泥混凝土收縮，當這種收縮超過一定的幅度時，水泥混凝土路面會開裂。這種開裂有些用眼睛是難看到的。但是已經形成了以后開裂的隱患。真空吸水是水泥混凝土路面施工中的關鍵工序，吸水后水泥混凝土的強度上升快，縮短了施工時間，較少開裂的程度效果很好。但是必須嚴格遵守施工操作規程，掌握好吸水時間和吸水量，并做到均勻一致。防止因吸水不好而發生開裂。d.水泥混凝土澆筑后的水化過程中，隨著強度增加會不斷干燥收縮，特別是表面收縮比較快，尤其是水泥混凝土表面受拉集中，當該拉力大于水泥混凝土本身抗拉強度，即會產生開裂。切縫可以讓混凝土面按照設定位置規則的開裂。切縫過早，強度低切不住會產生毛茬，過晚會貽誤時機，造成板塊不規則開裂。所以把握切縫時機是非常重要的。氣候條件是多種因素組成的，例如氣溫的高低，風力的大小，天氣濕潤程度等。因此，要因時因地不斷積累和總結經驗把握最佳時機。切縫深度是關鍵，是縮縫發揮作用的重要條件，必須保證切縫深度的均勻一致。規范規定切縫的深度為板厚的1/4～1/3。工程實踐表明1/3左右效果最理想。切縫時可將幾小塊做為一大埠先切縫，然后再分切成幾小塊。以防止水泥混凝土板開裂或斷板現象的發生。e.據統計多數混凝土路面板，破壞的主要原因是路面水滲入路基，破壞了路基的穩定性造成的。對施工縫、縮縫、脹縫進行有效的表面處治，防止路表水滲入路基是很重要治理措施。實踐中治理效果差強人意，還需要進一步探索。

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