淺談水泥混凝土路面開裂斷板產生的原因與預防措施

許社滿

摘? ? 要：70多年來，隨著我國交通運輸事業的不斷發展，全國公路通車總里程達484.65萬千米，公路交通發展取得了輝煌的成就。作為高等級路面兩大類型的瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，各有其優點和不足。目前我國瀝青資源有限，用于重交通的道路石油瀝青大量依賴進口，而我國水泥產量居世界首位，大量出口，因此，發展水泥混凝土路面有很大的資源優勢。但在水泥混凝土路面建設和使用過程中，也出現了一些開裂、斷板、錯臺等早期病害，本文就水泥混凝土路面早期產生開裂斷板的原因進行分析研究，深入探討一些預防措施，以提高水泥混凝土路面的使用壽命。

關鍵詞：水泥混凝土路面;開裂;斷板;原因;預防措施

1? 水泥混凝土路面開裂斷板的分類

1.1? 裂縫發生的時期分類

（1）早期裂縫。水泥混凝土路面澆筑完成后，在混凝土硬化養生過程中和開放交通前形成的裂縫。（2）使用期裂縫。水泥混凝土路面開放交通后，由于路基不均勻沉降、基層開裂，以及車輛超載等原因，產生水泥混凝土面板開裂、斷板形成的裂縫。

1.2? 路面損壞類型分類

水泥混凝土面層的斷裂裂縫，按裂縫出現的方位和板斷裂的塊數，分為以下4種病害：平行或近于平行路面中心線的縱向裂縫;垂直或斜向路面中心線的橫向或斜向裂縫;從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m的角隅斷裂;兩條以上裂縫交叉，使板斷裂成3塊以上的交叉裂縫和斷裂板。

1.3? 裂縫損壞程度分類

（1）縱向、橫向或斜向裂縫和角隅斷裂病害按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度分成以下3個等級：輕微裂縫—縫隙邊緣無碎裂或錯臺的細裂縫，縫隙寬度小于3mm，或者填封良好，邊緣無碎裂或錯臺的裂縫;中等裂縫—縫隙邊緣中等碎裂或錯臺小于10mm的裂縫，且縫隙寬度小于15mm;嚴重裂縫—縫隙邊緣嚴重碎裂或錯臺大于10mm，且縫隙寬度大于15mm。（2）交叉裂縫和斷裂板病害按裂縫等級和板斷裂的塊數分成以下3個等級：輕微—板被輕微裂縫分割成2-3塊;中等—板被中等裂縫分割成3-4塊，或被輕微裂縫分割成5塊以上;嚴重—板被嚴重裂縫分割成4-5塊，或被中等裂縫分割成5塊以上。

2? 水泥混凝土路面開裂斷板產生的原因分析

2.1? 設計原因

路基是承受著路面傳來的各種荷載應力，當路基的強度、穩定性設計不足時，路面板會因路基不均勻沉降，致使板底脫空而開裂。路面基層直接承受著路面傳來的荷載，基層設計必須要求有足夠的剛度和穩定性，厚度、平整度、密度等必須滿足要求，才能保證路面面板不因基層質量原因而產生斷裂。水泥混凝土路面面板直接承受車輛荷載作用，設計的路面面板必須有足夠的強度，當面板的強度不能承受車輛荷載作用時，面板就會產生開裂斷板，而影響水泥混凝土強度的主要因素是混凝土混合料的組成設計。混凝土混合料是由水泥、粗集料、細集料、水和外加劑組成的。所以水泥混凝土混合料組成的材料選擇，水灰比、砂率、單位水泥用量等配合比選擇很重要。水泥混凝土路面排水設計尤為重要，如果路面橫坡設置不當，路基排水不暢時，路基路面受到雨水浸泡，使路基及基層發生變形，路面面板也隨之變形而斷裂。接縫設計不規范。水泥混凝土路面面板平面尺寸不合理，縱橫縫不垂直相交，縱縫兩側的橫縫相互錯位，拉桿、傳力桿鋼筋設置不規范等，致使水泥混凝土路面面板產生不規則裂縫。

2.2? 施工原因

路基填筑材料不合格，分層填筑過厚，碾壓不到位，路基填挖交界、半填半挖處及橋涵處未特殊處理，軟土路基處理不到位等造成路基不均勻沉降，引起路面板開裂斷板。路面基層材料組成配比不合理，碾壓不到位，拌和、攤鋪機械選擇不配套，標高、平整度控制不嚴，養生不及時等，造成基層強度不足、穩定性差，標高失控、平整度差，基層表面開裂問題，引起路面板開裂。水泥混凝土路面面層原材料不合格。水泥安定性差，鋁酸三鈣、游離氧化鈣、氧化鎂、三氧化硫等含量超標，水泥強度不足，未使用合適的水泥品種和水泥標號，影響混凝土的早期強度，使混凝土面板斷板風險大增;砂石村料含泥量及有機質含量超標，水泥混凝土中砂石材料含泥量超標，必然使水泥石與砂石材料界面粘結不良，導致開裂。混凝土配合比不當。水灰比偏大，單位水泥用量偏大，施工中計量不準確，材料的含水量、溫度等都直接影響水泥混凝土路面的性能。混凝土拌和時間控制不好。拌和時間太長會出現離析現象，拌和時間太短會造成拌和不均勻，粗、細集料積集，影響混凝土強度。混凝土振搗控制不準。在一個斷面上振搗時間過長時，會造成該斷面分層離析，導致粗骨料集中于下層，含漿量少，其收縮量小;而細集料集中于上層，含漿量大，收縮量大;由于出現收縮值不勻，也極易出現裂縫。如果出現漏振，會造成混凝土不密實，就容易出現蜂窩、空洞等缺陷，形成強度薄弱點或應力集中，也易出現裂縫。養生不及時或養護方法不當。養護對剛澆筑的水泥混凝土相當重要，尤其是高溫季節，水分蒸發較快，如不及時養護或養護方法不當時，混凝土表面會形成干縮裂縫，從而降低強度。切縫不及時。混凝土的切縫時間應控制得當，太早是造成混凝土切縫處松散，引起強度降低;太遲，因持續時間長，宜造成各處的強度增加不一致，收縮值不等，就會出現早期裂縫。

2.3? 排水不良

路基及基層排水不良，長期受水浸泡，引起路基失穩或強度不足，使路面產生不規則裂縫。路面橫坡設置不當，加上接縫密封不好，致使路面水滲入基層，使基層表面軟化，在車輛荷載作用下，基層中的細粒材料從接縫處與水一同噴出致使板體與基層逐步脫空，從而面板在脫空處出現斷裂。

2.4? 超重車的影響

由于交通運輸業的迅速發展，大噸位車輛逐年增多，單軸軸載比原設計計算軸載增加幾倍，由于軸載等效換算系數f=（Pi/P0）16，即超重軸載與標準軸載換算成16次方關系，所以，超重車輛的增加是水泥混凝土路面使用期開裂斷板的重要原因。

3? 水泥混凝土路面開裂斷板的預防措施

3.1? 精心設計

路基設計。設計人員應對沿線的地理環境、地形、地貌、工程地質、水文資料進行詳細踏勘，對交通量及筑路材料進行認真調查，選擇合適的路基填筑材料，制定有效的路基處理方案，完善排水設計 ，確保路基強度和穩定、密實、均質，對路面提供均勻的支承。水泥混凝土路面設計。基層位于路面面層之下，承受混凝土路面傳遞下來的荷載，為面層提供穩定的支承，防止或減輕唧泥，錯臺和斷裂病害的出現，改善接縫的傳荷能力及其耐久性，緩解路基不均勻凍脹或不均勻體積變形對面層的不利影響，因此，基層應具有一定的強度，剛度和優良的抗沖刷能力。在基層設計時，選擇適宜的基層結構形式、厚度和材料組成尤為重要。面層直接承受行車荷載作用及環境因素影響，為車輛提供行駛表面，直接影響行車的舒適性、安全性和經濟性。面層應具有足夠的結構強度、穩定性和耐久性，良好的平整度和抗滑性，因此，應根據交通量、車輛荷載、環境、氣候等因素，選擇合理的水泥混凝土面層類型、強度、厚度尤為關鍵。接縫設計。縱向接縫無論是施工縫或縮縫，均應在縫內設置拉桿，以保證接縫縫隙不張開，縱縫間距根據路面行車道寬度在3.0m～4.5m范圍內確定。橫向接縫：橫向施工縫采用設傳力桿平縫形式，可提高接縫的傳荷能力，使之接近于無接縫的整體板;橫向縮縫一般采用假縫形式，在承受特重和重交通的普通水泥混凝土面層應設置傳力桿假縫形式。橫縫間距根據面層板長寬比不大于1.3在4m～6m范圍內確定，在鄰近橋梁或其他構造物處應設置橫向脹縫。接縫封填材料，填縫料應與混凝土接縫槽壁粘結力強，能適應混凝土板收縮，具有不溶于水、不滲水、高溫時不流淌、低溫時不脆裂、耐老化等特性。填縫料主要有瀝青橡膠類、聚氯乙烯和瀝青瑪碲脂類、聚氨脂焦油、氯丁橡膠類、乳化瀝青橡膠類等。填縫板應選擇能適應混凝土膨脹收縮、施工時不變形、復原率高和耐久性好的材料，常用的有木材類、塑料泡沫板、纖維類板等。做好路面排水設計，排除降落在路面和路肩表面上的水，以免造成路面積水而影響行車安全，行車道路面一般應設置雙向橫坡，坡度為1%～2%，路肩橫坡應比行車道路面的橫坡大1%～2%，路肩應選用低透水性材料，保證水在流出的過程中不下滲。

3.2? 加強施工質量控制

路基質量控制。路基填筑時，要選擇適宜的填筑材料，不同土質要分層填筑，填筑厚度、碾壓機械及碾壓遍數要根據試驗段的結果取得，保證路基的壓實質量;對于路基填挖交界、半填半挖結合處、橋涵交界處以及軟弱土基要進行特殊處理;完善排水系統;確保路基強度和穩定性。路面基層質量控制。路面基層應采用水泥穩定類基層，嚴格控制材料質量和配比;采用集中廠拌法拌和混合料，保證拌和均勻和配料準確;采用攤鋪機攤鋪混合料，防止混合料離析，確保厚度和平整度;采用配套的壓實機械進行碾壓，保證基層的壓實度達到質量要求;對基層標高不足或不平整的地方堅決返工重做，嚴禁采用拋撒松散材料填補標高的方法;加強基層養護工作，保持基層濕潤狀態，防止因基層開裂或干燥引起混凝土面板開裂。路面面層質量控制。材料選擇：選用水泥時，除鋁酸三鈣、游離氧化鈣、氧化鎂、安定性等化學成分和物理指標符合規定外，還應通過混凝土配合比試驗，根據其配制彎拉強度、耐久性和工作性優選適宜的水泥品種、強度等級;粗集料應使用質地堅硬、耐久、潔凈的碎石、卵石，壓碎值、含泥量等技術指標符合規定，級配滿足要求;細集料應采用質地堅硬、耐久、潔凈的天然砂、機制砂或混合砂，細集料技術指標符合規定，級配滿足要求，細度模數在2.5～3.5之間;拌和及養護用水宜用飲用水，不得使用酸性、油污及被其他有害物質污染的水。優化配合比設計。水泥混凝土路面的配合比設計在兼顧經濟性的同時應滿足彎拉強度、工作性和耐久性的技術要求，因此混合料的各種材料組成、水灰比、單位水泥用量、砂率等應嚴格控制。

混凝土鋪筑應選用滑模攤鋪機、三輥軸機組、軌道攤鋪機等機械作業，應采用專用的混凝土運輸車運輸，防止混合料漏漿或離析。混凝土振搗時，要選用配套的振搗設備，掌握最佳的振搗時間，避免超振或漏振。混凝土路面鋪筑完成后立即開始養生，養生宜采用噴灑養生劑同時保濕覆蓋的方式養生。在雨天或養生用水充足的情況下，也可以采用覆蓋保濕膜、土工氈、土工布、麻袋、草袋、草簾等灑水保濕養生方式，養生時間一般宜為14-21d，養生初期嚴禁人、畜、車輛通行，在達到設計強度40%后，行人方可通行。切縫要及時，根據施工現場氣溫及水泥品種試驗確定最早切縫時間，一般應采用多臺切縫機同時作業，以保證切縫 及時，切縫深度為水泥混凝土面板厚的1/4～1/3。混凝土養生期滿后，要選用優質的填縫材料及時灌縫，避免雨水下滲浸害基層表面，產生唧泥現象，致使板底脫空;并對已出現的微小裂縫進行處理，防止裂縫進一步擴大，造成斷板。加大依法治超力度，嚴格控制超載超限車輛上路行駛，避免水泥混凝土使用初期因車輛超載造成面板開裂。

4? 結論

綜上所述，從優化路基設計、排水設計及水泥混凝土路面結構組合、材料組成、接縫構造和鋼筋配置等設計;加強施工質量控制，采用大型機械化施工作業;嚴格依法治超，禁止超載超限車輛通行等方面入手，預防和控制水泥混凝土早期病害發生，才能發揮水泥混凝土路面具有投資成本較低、使用壽命長、低碳環保節能、承載能力大等優勢，從而滿足我國交通運輸發展和公路建設需要。

參考文獻：

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