小型農村公路混凝土裂縫問題及施工處治技術分析

申鵬

（貴州省務川自治縣交通建設服務中心，貴州遵義 564300）

0 引言

混凝土路面的剛度非常大，后期的養護成本非常低、施工簡單便捷、路面具備良好的板體性，所以能夠在鄉村地區獲得廣泛的應用。但是隨著混凝土路面運營時間延長，路面養護的頻率也在不斷增加，在實際運營過程中出現諸多的質量缺陷，其中，以路面裂縫最為嚴重。如何有效預防混凝土路面裂縫出現，延長混凝土路面的使用壽命，成為社會大眾高度關注的重要內容之一。

1 工程概況

本文以務川縣泥高鎮組通公路項目作為研究案例，該項目總里程為33.63km，路基的寬度設計為4.5m，路基補強層的厚度設計為30cm，碎石墊層的厚度設計為5cm，道路面層設計為18cm 厚度的C30 混凝土路面。道路沿線配備有完善的排水系統。

2 裂縫產生的原因分析

2.1 產生龜裂的原因

其一，混凝土澆筑作業完成以后，由于空氣溫度過高，加之施工人員未能及時對混凝土作覆蓋處理，導致混凝土表面的水分在短時間內蒸發，在這種情況下，混凝土會產生一定的體積收縮，使得混凝土的早期強度降低，裂縫由此形成。

其二，混凝土攪拌過程中，水灰比偏大，混凝土振搗作業完成以后，細集料集中在混凝土表面，導致模板與基層面缺少水分。

其三，混凝土的配合比缺乏合理性，水泥的摻加量過大，導致水化熱反應產生大量的熱能力，以至混凝土表面出現裂縫。

其四，混凝土振搗過度，導致細集料集中在混凝土表面，這種情況下非常容易產生裂縫[1]。

2.2 橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫和交叉裂縫的原因分析

2.2.1 溫度裂縫的成因

混凝土的傳熱性能比較差，混凝土澆筑完成以后，因灰產生水化熱反應，導致混凝土內的熱量難以散發，在這種情況下，混凝土內的溫度會持續增長，特殊情況下，混凝土內部溫度甚至能夠達到50～70℃,進而導致混凝土的體積發生膨脹現象，但是當混凝土的表面受到低溫影響以后，其會產生收縮現象。混凝土表面的溫度降低速度非常快，特別是晝夜溫差非常大時，混凝土的內外部溫度差異非常大，導致混凝土內部產生一定的壓力，在這種情況下，混凝土自身的抗壓強度非常小，當其自身形成的應力大幅度超過抗拉強度時，混凝土表面則會出現裂縫。正常情況下，混凝土表面的裂縫都是在混凝土澆筑完成3～5d 以后出現，混凝土養護的初期階段，裂縫的寬度非常小，但是其會隨著時間推移而不斷的變大。

2.2.2 混凝土干縮導致的裂縫

集料的濕差會對混凝土的干燥收縮造成較大的影響，集料對混凝土的影響程度主要取決于混凝土中該集料的摻加比例，如果混凝土中的低和易性的集料摻加量大于高和易性的集料摻加量，混凝土出現干燥收縮的可能性就非常小。此外，混凝土自身的濕度也會對混凝土的收縮問題造成一定影響。在混凝土強度增長過程中，其自身的水分會不斷遺失，導致混凝土內外部的濕度產生一定的差異性，進而導致混凝土出現翹曲現象，翹曲現象又會導致混凝土面板出現裂縫，歸根結底，主要是由混凝土的收縮應力等負面影響造成的[2]。

3 施工處治技術

3.1 接縫養護技術

3.1.1 接縫填縫料損壞維修

（1）將裂縫內的雜物、碎塊清理干凈，使用高壓風將縫內的灰塵清理干凈。

（2）在對脹縫進行處理的過程中，應將熱瀝青涂刷在縫壁表面，提高填料與縫壁之間的黏附效果，而后將接縫板壓入縫內，傳力桿與接縫板之間的縫隙可使用瀝青進行填補。

（3）可使用加熱式的填料回填裂縫，使用灌縫設備進行填料，填縫作業時，可使用鐵鉤將回填料在縫內來回攪動，保證回填料具備良好的流動性，同時能夠提高縫內填料的密實度。如空氣溫度非常低時，可使用噴槍對接縫部位進行預加熱處理。

（4）正常溫度下的填縫作業與加熱式填縫料方法基本上是相同的，只是其不需要對填縫進行加熱處理。

（5）填縫施工及質量驗收必須滿足《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）、《水泥混凝土路面施工及驗收規范》（GBJ 97—87）管理要求[3]。

3.1.2 縱向接縫張開維修

（1）當接縫部位的寬度未超過10mm 時，可使用橡膠瀝青、焦油類等填縫料進行施工。

（2）當接縫部位的寬度保持在10～15mm 之間時，可使用常溫施工式填縫料進行施工。正式施工之前，應按照標準的比例配制回填料，對縫內進行清理，而后使用擠壓槍將填料注入縫內。

（3）待縱向裂縫的張口寬度保持在15～30mm 之間時，可使用瀝青砂填補裂縫。

（4）當接縫部位的寬度超過30mm 時，可將裂縫鑿開，縫槽的寬度設置為5cm，深度設置為7cm。沿著裂縫的兩側設置14mm 的釘孔，設置φ12mm 螺紋鋼筋把釘，使用與原有路面強度相同的混凝土對開槽部位進行填補，在縱縫一側均勻涂刷瀝青[4]。

3.1.3 接縫板邊出現碎裂時的維修

（1）使用切縫機沿著破碎區域的邊緣進行切割，切割面應與混凝土路面保持垂直狀態，切割后的區域應該保持規則形狀。

（2）將板內的混凝土碎渣清理干凈，使用高壓風將其內的雜物吹干凈，確保裂縫處于干燥狀態。

（3）施工人員應該選擇使用高模量的補強材料填充裂縫，材料的質量性能必須滿足《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）管理要求。

（4）當補強材料的強度上漲達到使用強度以后，施工人員才能夠開放交通。

3.2 裂縫的維修技術

3.2.1 擴縫灌漿法

如混凝土路面的裂縫寬度未超過3mm 時，施工人員可使用擴縫灌漿法進行處理。

（1）使用沖擊鉆對裂縫進行擴縫，將裂縫擴大為1.5～2.0mm 的溝槽，溝槽的深度不得超過既有裂縫的深度，同時不得超過板體厚度的2/3。

（2）使用高壓風將溝槽內的碎屑清理干凈。

（3）將0.3～0.6mm 的細石填補在槽內。

（4）將聚硫環氧灌縫料填充在裂縫中。

（5）待灌縫料固化1～2h 后即可開放交通。

3.2.2 直接灌漿法

如裂縫的寬度超過3mm 時，但是并未出現破裂現象，施工人員可使用灌漿法進行施工。

（1）施工高壓風將裂縫內的雜物清理干凈。

（2）裂縫部位及兩側4mm 區域涂刷聚氨酯底膠，涂刷的厚度控制在0.4±0.1mm 之間。

（3）按照標準比例配制固化劑與環氧樹脂，保證回填料攪拌均勻。

（4）將填縫材料灌入裂縫中，灌縫作業完成2～4h以后即可開放交通[5]。

3.2.3 條帶罩面補縫

如裂縫的寬度超過3mm，但是并未超過15mm時，則可以使用條帶罩面進行處理，具體情況可以參照圖1 中信息所示。

圖1 條帶補縫（單位：cm）

（1）在裂縫的兩側15cm 部位向外延伸，使用切割機切割縫槽，切割的深度設置為7cm。

（2）使用風鎬對破碎的混凝土進行切除處理。

（3）按照1 個/50cm 的間距設置釘孔，釘孔的直徑保持在2～4mm 之間。

（4）將快凝砂漿填補在孔槽中，將把釘壓入釘孔中，把釘選擇使用16mm 螺紋鋼筋，把釘長度至少要達到20cm，彎鉤部分的長度為7cm。

（5）對裂縫壁進行鑿毛處理，將表面松動的混凝土碎渣清理干凈。

（6）鑿毛處理以后，在縫壁涂刷砂漿。

（7）使用速凝混凝土澆筑溝槽，澆筑范圍應該覆蓋溝槽周圍20cm。

（8）對混凝土進行養護。

（9）對縮縫進行架加深處理，而后灌注填縫料，具體情況可以參照圖2 中信息所示。

圖2 條帶補縫(單位：cm)

3.2.4 全深度補塊

如裂縫的寬度超過15mm，且裂縫較為嚴重，可使用深度補塊法進行處理。這種方法可以細分為：集料嵌鎖法、刨挖法、設置傳力桿法，詳細如下。

（1）集料嵌鎖法。這種修補方法比較適合應用在無筋混凝土路面面板斷裂場景中。一是標記出需要進行修補的缺陷區域，使用切割機將缺陷區域割除，在標記區域的外側4cm 部位，使用切割機進行割縫，割縫的深度為5cm，具體情況可以參照圖3 中信息所示。二是使用風鎬對破碎區域的混凝土進行破除，保證全鋸口與半鋸口之間4cm 區域鑿為毛面。三是對基層進行平整、壓實處理，如若基層的碎石受到影響，則應該需要鋪設C15 混凝土，并進行壓實處理。四是將混凝土填補在破碎區域中，對混凝土進行振搗，混凝土澆筑的高度應與既有路面保持平齊。五是混凝土澆筑、振搗作業完成以后，及時進行養護。六是切鋸縮縫，切縫的深度控制在板體厚度的1/4 左右，而后灌入灌縫料。七是混凝土強度達到設計強度以后，即可開放交通。

圖3 集料嵌法

（2）包口挖法亦稱刀T 形法。這種處理方法比較適合使用在接縫部位的傳遞荷載效果偏差場景中。一是嚴格按照規范要求進行施工。二是相鄰的裂縫橫邊下側開挖15×15cm 區域，將其作為荷載傳遞開挖槽。

（3）設置傳力桿法。這種方法比較合適應用在溫度比較低的重交通荷載場景中。一是嚴格按照規范要求進行施工。二是對基層進行平整、壓實處理，然后安裝傳力桿及拉桿，傳力桿的位置應設置在板體厚度的1/2 部位，傳力桿的直徑應適當的大于鋼筋直徑2～4mm，傳力桿的間距設置為30cm。三是橫向傳力桿的直徑設置為25mm，傳力桿的長度設置為45cm。四是拉桿設置應該與傳力桿相同，但是拉桿的間距應該設置為80cm，拉桿可選擇使用Xl6 螺紋鋼筋，拉桿的長度設置為80cm。五是使用環氧砂漿澆筑傳力桿、拉桿與孔之間的空隙，保證不會出現松動現象。六是混凝土施工過程中，需保證拉桿與傳力桿的位置不會發生變化，一旦發現二者的位置發生變化，應立即對其進行調整。

3.3 錯臺的維修技術

3.3.1 瀝青砂填補法

第一，表面治理：為保證道路結構層的整體性，應該對破碎的路面及裂縫比較寬的路面進行修補，提前將路面清理干凈，在潔凈的表面上灑布瀝青油，瀝青油的用量控制在0.4～0.6kg/m2。第二，攤鋪瀝青：攤鋪作業過程中，施工人員需嚴格控制攤鋪方向，遇到坡道時，需對瀝青砂漿的稠度進行合理的調整。修補面的坡度應該設置為i≤1%。第三，碾壓：在正常交通情況下，可不對其進行碾壓處理。但是對于轉彎、加速路段可使用輪胎壓力機進行碾壓。第四，開放交通：待施工完成12～24h 以后才能夠開放交通。

3.3.2 細石混凝土修補法

第一，正式施工之前，施工人員使用風鎬將錯臺部位的板體鑿除2～3cm。第二，可使用壓縮空氣對路面的雜物進行清理。第三，細石混凝土的配合比具體情況可以參照表1 中信息。第四，混凝土澆筑、振搗完成以后，及時進行養護，待混凝土的強度達到設計強度以后，即可開放交通。

表1 細石混凝土配合比

3.4 破碎板塊的維修技術

3.4.1 舊混凝土路面板處理

具體的處理方法：其一，當基層損壞的厚度未超過8cm 時，可先對基層進行壓實處理，然后澆筑與原混凝土路面相同強度的混凝土。其二，當基層損壞的厚度超過8cm 時，同時路面存在凹凸不平現象時，需要先對基層進行平整、壓實處理，然后澆筑C15 混凝土。混凝土的集料粒徑不得超過31.5mm，摻加量至少達到170kg/m3。

3.4.2 設置排水系統

混凝土路面排水問題處理，路面的邊緣及路肩應該設置排水系統。

（1）一側混凝土板返修時，應設置盲溝，盲溝可設置在接縫部位。

（2）多個板塊需要進行返修時，將盲溝設置在坡底部位。

3.4.3 拉桿、傳力桿補設

施工人員先將破碎的混凝土路面清除，如若相鄰板塊設置有傳力桿或拉桿時，則需要對拉桿、傳力桿進行修復。如若局部區域存在斷裂現象，則應該在斷裂部位與新澆筑混凝土面之間設置拉桿，使用沖擊鉆進行布孔，清孔作業完成以后將拉桿打入孔內。

3.4.4 鋼筋安放

（1）邊緣鋼筋。將10～16mm 的鋼筋布設在板塊邊緣50mm 部位，鋼筋墊塊的厚度大概為40mm，墊塊的布設間距不得超過800mm。

（2）角隅鋼筋。在脹縫兩旁的角隅部位安裝BIZ-14mm 鋼筋，混凝土振搗密實以后，其與設計厚度之間的偏差不得超過5mm。

（3）板底鋼筋網。在對混凝土面板進行翻修過程中，施工單位應選擇使用與原混凝土路面強度相同的混凝土。如若混凝土的承載力過低，則應在混凝土的底部設置鋼筋網。設置鋼筋網可以有效提高路面的承載力，同時能夠降低基層網裂對道路面層的影響。鋼筋網片的配置量可按路基、基層、行車荷載進行確定。正常情況下，鋼筋網的縱向鋼筋與橫向鋼筋可使用電焊方式進行連接。

3.4.5 混凝土攤鋪

在攤鋪混凝土之前，施工人員應對基層進行平整處理，平整以后將其表面的雜物清理干凈，適當灑水進行濕潤處理，檢查模板與支撐構件的牢固性與穩定性，保證傳力桿、拉桿位置滿足設計圖紙要求，各項工作檢查合格以后開始攤鋪混凝土。混凝土的坍落度應該控制在5～20cm 之間，混凝土的松鋪系數K 應該保持在1.10～1.25 之間，如若混凝土偏干，則應適當提高K 值；反之，則應該降低K 值。攤鋪過程中，模板的頂部應設置厚度為25mm 的木條，避免振搗作業過程中混凝土出現外溢現象。

4 結論

綜上所述，本文主要是對小型農村公路的路面質量病害進行研究分析，結合實際問題提出合理的處治措施。在經過全面研究以后，得出以下結論：第一，接縫養護：接縫張開問題的修補方法、接縫出現破碎現象處治方案；第二，裂縫維修技術，常用的方法包括：全深度補塊法、直接灌漿法、罩面法；第三，錯臺修補方法：輕微錯臺修補法、嚴重錯臺處理法。以上修補方法能夠有效處理鄉村混凝土路面出現的質量缺陷，此次研究旨在提高小型農村公路的施工水平，為大眾提供一個良好、舒適的行車環境。