公路水泥混凝土路面防裂斷措施分析

張釗

摘 要：水泥混凝土是公路路面施工階段的常用物料，多種因素可能會作用于水泥混凝土路面施工進程，增加公路路面投用階段裂斷問題發生的風險，降低車輛行駛過程安全性、舒適度，減縮公路工程使用壽命，增加運維成本。文章首先闡述了公路水泥混凝土路面裂斷原理，其次分析誘發路面裂斷的主要因素，最后較為詳細的探究幾種防裂斷措施，闡述了路面裂斷開鋸的適宜時間，以降低裂斷現象發生的風險，從根本上提升我國公路水泥混凝土路面建設質量。

關鍵詞：公路;水泥混凝土;路面工程;裂斷成因;防裂斷措施

和瀝青混凝土路面相比較，水泥混凝土路面在強度、安穩性方面更占據優勢，且有工程造價偏低、技術難度較小等特征，故而在公路項目建設領域中有較廣泛應用。但既往有調查研究發現，該類路面投用一段時間后，因車流量、大型重載車輛持續增多，路面會滋生出多種病害，其中裂斷是最常見、嚴重的病害類型，其一方面會降低公路整體質量，另一方面也會使車輛通行過程遭受諸多阻礙。針對路面裂斷，力爭做到早期發現、及時修復處理，進而保證公路使用過程的安全性。

1水泥混凝土路面裂斷的原理

在一定條件下，水泥混凝土收縮以后，內部會形成較大的拉應力，且其對應數值變化規律與混凝土彈性模量及收縮量增減存在正相關性。若拉應力水平明顯高出混凝土自體持有的抗拉強度時，則將會誘導路面裂斷現象發生、發展過程。可以采用兩種辦法控制路面裂斷問題，即防控水泥混凝土冷縮、干縮過程。

眾所周知，面層與基層之間存在較大的摩擦阻力，關于摩擦阻力對應的具體數值及其對公路路面使用性能形成的影響程度，當下尚未有相關文獻資料佐證。但針對層間摩阻力，我們不能單純的將其視為物理學上的摩阻力，這主要是因面層與基層間形成的束縛力和物理學上純正的摩擦力存在本質上差異，其由兩大部分構成，即靜摩擦力、層間粘結剪應力。既往有測量結果表明，后者測得的數值顯著大于前者，這預示著路面裂斷階段中粘結剪應力占據著主導性作用[1]。綜合以上論述的內容，我們認識到可以通過削弱層間粘結性去降低層間摩阻力，而降低靜摩擦力時取得的效果并不顯著。

2水泥混凝土路面裂斷的成因分析

2.1路堤不均勻引起的沉降

石土是多數公路工程路堤施工階段選用的建設材料，且在專業機械設備碾壓處理后而形成的，在很長一段時間中施工人員會對路堤行排水、固結等多種處置措施，最終形成安穩性較高的結構體。

從宏觀層面上分析，工程建設階段若能均勻的填筑所有路基土，那么不同位置路基沉降過程也表現出均勻性特征，在這樣的工況下，路面裂斷概率偏低[2]。但現實施工作業階段，路基由路堤、路墊兩大部分構成，以上兩個構造在高程指標上存在較顯著差異，外加在不同區段中，地質構造也有一定差別，建設路堤過程中，勢必會出現不均勻沉降問題。不同拉應力施加在水泥混凝土板上，誘導了路面開裂問題的形成及發展過程。

2.2水泥混凝土的收縮裂縫

公路建設階段，導致水泥混凝土路面出現收縮裂縫的成因并不唯一，大體上可以概括為如下三種[3]：

（1）塑性收縮裂縫：該種裂縫通常在路面澆筑施工后2～10h內出現，成因主要有：1）路基上粉塵過厚，造成澆筑混凝土環節底部大比例水分被吸走，水泥混凝土內外部失水在時間上存在出入，形成較大內應力，進而引起從內朝外拓展的裂縫;2）原材料內含泥率過高，處于飽和狀態下的泥土、粉塵和水泥混凝土在凝結時間上存在較大差異，進而誘導內應力形成過程，最后造成面層開裂;3）施工極端，水膠比控制不嚴格，造成水泥混凝土出現了嚴重的泌水現象，因內外凝結時間不統一而形成裂縫，泌水階段內部顆粒沉降不勻稱，進一步促進了裂斷形成過程;4）攪拌時間過短，造成物料拌和不均，這樣水泥漿就難以均勻、整體覆蓋集料表層，一旦有薄弱環節形成就會增加路面裂斷事件發生的風險。

（2）干燥收縮裂：成因主要是針對已硬化水泥混凝土未能及時加以保護，促進水分散失過程，進而誘導了路面裂縫形成過程，具體成因;1）水泥混凝土終凝以后保濕養護工作未能及時推進，水泥混凝土內部水分提前喪失而出現開裂現象;2）水泥投用量過少，這是導致混凝土構件早期強度薄弱化的主要原因，以致難以有效抵制干收縮應力，進而形成開裂現象。

（3）溫度收縮裂縫：該種裂縫通常出現在水泥混凝土的硬化階段，成因有：1）晝夜溫差較大的氣候條件下澆筑混凝土，造成混凝土內外形成較大溫差，此時混凝土板中形成較大的溫度應力場，進而引起裂縫;2）混凝土構件硬化后，未能阻止技術人員及時行切縫操作，或切縫間距偏差，不利于內部應力整體釋放而聚集，當聚集大一定程度時將會爆發，進而導致路面結構開裂。

2.3切縫施工時間延遲

在夏季高溫氣候條件下施工作業，很容易對水泥混凝土強度形成不良影響，在對混凝土外部實施草氈覆蓋等保溫、升溫措施時，應指派施工人員密切觀察是否出現了裂縫問題。若觀察有裂縫形成，則應快速對其行切縫處理，借此方式促進混凝土內部拉應力釋放到切縫處的過程，減少或規避貫通裂縫。大部分工況中，設定于水泥混凝土路面施工結束后16-18h內完成切縫施工任務，若上午完成施工作業，則當天下午就需有人員加強觀測，從最基礎環節杜絕裂縫、斷板等問題。

3公路水泥混凝土路面防裂斷技術

對水泥混凝土路面裂斷機理加以分析后，我們認為防控裂斷的重點在于削弱混凝土拉應力。可以采用如下兩種方法：（1）減小混凝土的收縮量;（2）減輕層間形成的約束作用，即采用弱限制將強限制取而代之。

3.1彭脹補償收縮技術

現如今該種防裂斷技術在國內諸多工程建設進程中有所應用，在強化混凝土抗開裂、防水、防滲透等方面表現出良好效能，但用于路面項目施工階段缺乏普遍性，其作用機制和其他防裂技術手段基本一致。可以將其理解為使用“膨脹”去“代償或消除”混凝土的“收縮”，在水泥混凝土路面防裂斷施工階段，通常會把適量外加劑摻和到水泥混凝土內，進而保證混凝土收縮量符合工程設計要求。當下，市面上銷售的外加劑類型繁多，且性能優良，公路路面施工階段參建方要綜合多種因素后加以選擇。

3.2層間減摩法

當下，抵除層間粘結剪應力的常用方法以涂油、墊砂、鋪油氈等較為常見。當下，有關部門推行的相關規范中，規定嚴禁使用層間鋪砂法的，這要是因該種方法應用階段不僅對技術含量提出較嚴格要求、耗用大量人力物資等，并且澆注緩解中漏漿風險較高，部分情況下砂會和混凝土整合，難以保證水泥混凝土路面結構的安穩性。施工人員在實踐中持續總結經驗方法，發現鋪設油氈盡管能取得較好的隔離效果，但基于油氈過厚的屬性，可能會降低面層與基層兩者的貼合效果，不利于有效傳導荷載及均勻受力，且相比之下鋪油氈階段資金投入過多，故而該種方法推廣受限[4]。整體分析后，我們認為塑料薄膜隔離法有更為寬闊的應用空間，有施工流程簡潔、隔離效果優良、不干擾層間傳力過程及造價成本偏低等諸多優勢。

3.3合理設定道面鋸縫時間

公路路面施工階段，若溫度應力明顯高于混凝土抗拉強度時，則就很可能促成斷板事件，及時予以鋸縫處理，則能較有效的釋放混凝土內的溫度收縮應力，是可行的防控手段之一。在現實工作中，盡管鋸縫方法可行度較高且過程相對簡易，但我們一定要掌控好開鋸時間，其直接關系著鋸縫法在防控路面裂斷問題方面起到的作用。在設定鋸縫時間階段，一定要予以混凝土板溫度、強度指標一定重視，特別是要加強混凝土凝固時的抗拉強度的判讀，簡單比較其與溫度應力，進而捕獲混凝土板斷裂時所對應的各種條件，這樣便能掌握裂縫的最適宜開鋸時間。

既往有資料記載[5]，混凝土強度值在10～12h階段增加最為遲緩，這預示著其對應的抗裂性能增加也最慢，進而初步掌握混凝土抗拉彈性模量增加階段遵照的規律，同時將其和全天中混凝土的抗拉彈性模量予以比較分析后，發現選定澆筑時間是下午的混凝土恰好處于降溫階段，模量值明顯低于上午，特別是在第10低出2/3以上，在降低混凝土的溫度應力水平方面表現出較高效能，這也是混凝土上午澆筑后斷板問題發生率偏高的主要原因。

綜合如上闡述的內容，我們可以認定混凝土澆筑后第10h是控制斷板問題的關鍵點，且高溫氣候條件下板中形成較大的溫度梯度，進一步增加了斷板情況的發生率，基于此解讀夏季高溫氣候中每日24h氣溫與板溫間的相關性，進而測求出氣溫與板溫兩者的差值。基于氣候溫度變化曲線的走勢，結合當天預報氣溫和與水泥混凝土澆筑時對應的具體時間，擬定把第10h對應的板溫設作為調控鋸縫溫度的時間點，進而測求出最適宜的鋸縫時機。具體操作方法如下[6]：

（1）結合當天氣象局預報的氣溫，估測施工階段的溫度值。

（2）預估混凝土的終凝時間及對應的板溫。多數情況下，終凝時間≤12h。

（3）利用現場測得的混凝土澆筑時初始溫度和第12h時估計的板溫，測求出第10h時板溫，并將其設作為鋸縫處理階段的控制溫度，在此基礎上設定相對合理的鋸縫時機。

4結語

現階段，國內公路工程建設規模不斷拓展，工期也相應被延長，建設實踐中影響因素偏多，這提示引起水泥混凝土路面裂斷的因素并不唯一。有關部門一定要認識到路面裂斷的危害性，結合工程具體實況加強路面防裂斷措施的應用，抑制裂縫不斷擴展的問題，從根本上保證路面建設質量，為交通行業健康、持續運作奠定堅穩的基礎。

參考文獻

[1] 張艷.舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層防裂機理[J].決策探索（中），2019，26（10）：44-46.

[2] 王云震.水泥混凝土路面防裂斷措施和方法[J].居舍，2018，22（30）：10+32.

[3] 歐震宇，高冠群，陳暢朗，等.農村公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土層防裂試驗研究[J].公路，2017，62（12）：245-248.

[4] 林靜.水泥混凝土路面防裂措施分析[J].交通世界，2017，43（17）：58-59.

[5] 安江波.高速公路水泥混凝土路面防裂斷措施[J].交通世界，2017，26（8）：49-50.

[6] 翟利峰.水泥混凝土路面裂縫和斷板相關問題解析[J].工程建設與設計，2018，14（8）：130-131.