水泥混凝土路面裂縫成因與防控

與其他類型的公路路面相比，水泥混凝土路面往往具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時還具有維護(hù)成本低、使用壽命長等多方面的優(yōu)勢。但由于混凝土本身是由水泥、骨料等成分構(gòu)成的，在特定的濕度與溫度條件下，其很容易出現(xiàn)體積變形，最終導(dǎo)致水泥石粘結(jié)面和骨料之間產(chǎn)生一些裂縫，若不及時對這些裂縫加以處理，必定會造成非常嚴(yán)重的后果。由此可見，加強(qiáng)對水泥混凝土路面裂縫成因與防控的分析是非常有必要的。1工程案例概述本文筆者主要以我國某縣級公路部分路段二級水泥砼路面改建工程為例，對水泥混凝土路面裂縫問題成因以及防控措施進(jìn)行分析。該工程項目的具體情況如下：路面底基層采用10%白灰土，寬度為9.7m，厚度為16cm；基層采用5%的水泥穩(wěn)定砂礫，寬度為9.4m，厚度為15cm；面層水泥砼路面的寬度為8m，厚度為21cm。原路面兩側(cè)均采用10%白灰土進(jìn)行加寬，寬度為1.9m，厚度為31cm。砼路面設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)抗拉彎強(qiáng)度為4.5mpa，板面劃分為4.5×5m兩幅進(jìn)行。本工程項目于去年五月份開工建設(shè)，大約九月中旬完工。工程竣工后通過自檢發(fā)現(xiàn)，局部路段的路面存在多種形式的裂縫問題，相關(guān)人員通過取芯調(diào)查的方式對這些裂縫進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)存在表層裂縫和貫穿裂縫，而且其成因各不相同，下文是具體的分析。2水泥混凝土路面裂縫成因分析2.1表層裂縫成因?qū)τ谒嗷炷谅访鎭碚f，表層裂縫一般表現(xiàn)為龜裂，也就是在路面表層呈現(xiàn)出六角形花紋狀的裂縫，且裂縫的深度比較淺。這種裂縫出現(xiàn)的原因主要可分為外因和內(nèi)因，外因指的是施工方面的原因，內(nèi)因指的是工程設(shè)計與材料方面的原因。從施工方面的原因來看，水泥混凝土路面之所以會出現(xiàn)裂縫，主要原因在于澆筑完工之后未第一時間完成覆蓋工作?；炷翝仓?，若不及時進(jìn)行覆蓋，其表面的游離水分將很快蒸發(fā)殆盡，尤其是在夏季高溫或者風(fēng)力比較強(qiáng)勁的天氣下，當(dāng)水分快速蒸發(fā)之后，混凝土體積將產(chǎn)生劇烈收縮，而這時的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度本身就比較低，完全無法抵御這一收縮過程所產(chǎn)生的應(yīng)力，最終致使混凝土發(fā)生裂縫現(xiàn)象。從工程設(shè)計方面的原因來看，混凝土配合比設(shè)計不合理是造成路面表層裂縫的一大常見原因。當(dāng)水泥使用量偏大或者外加劑摻加量過多的時候，混凝土由于受到重力的作用，會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致表層裂縫的出現(xiàn)。根據(jù)我國現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求混凝土路面的砂含泥量應(yīng)當(dāng)在3%以內(nèi)，碎石含泥量應(yīng)當(dāng)小于1%，一旦含量超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，混凝土強(qiáng)度就會大幅下降，伴隨硬化過程中水分的不斷蒸發(fā)，板面背部將出現(xiàn)龜裂。從材料本身方面的原因來看，水泥的特性是導(dǎo)致路面表層裂縫的主要原因，由于水泥本身的穩(wěn)定性偏低，當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化之后，其體積將會產(chǎn)生不均勻變化，最終引發(fā)裂縫問題。此外，由于受到水泥水化反應(yīng)的影響，混凝土內(nèi)部將產(chǎn)生一定的熱量，若這些熱量無法及時散發(fā)出去，混凝土內(nèi)部的溫度將逐漸增高，當(dāng)溫度上升至50攝氏度時，混凝土表層溫度只有20~30攝氏度，這樣就會使混凝土內(nèi)外部出現(xiàn)較大的溫差，進(jìn)而產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，最終致使混凝土表層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。2.2貫穿裂縫成因（1）橫向貫穿裂縫成因橫向貫穿裂縫指的是垂直于道路縱向方向的貫穿整個板面厚度的一類裂縫。這類裂縫出現(xiàn)的原因有兩個方面，一方面是由于混凝土本身的性質(zhì)，混凝土雖然抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度卻比較低，當(dāng)混凝土出現(xiàn)溫度變形或干縮變形時，將會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超出混凝土的最高抗拉強(qiáng)度，就會導(dǎo)致橫向貫穿裂縫。另一方面是由于施工過程中的相關(guān)因素，例如，在施工過程中沒有合理控制好周邊環(huán)境溫度與濕度的變化，致使混凝土出現(xiàn)劇烈的體積收縮或者膨脹，進(jìn)而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這就可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的幾率大幅上升。另外，在攤鋪混凝土的時候所用時間偏長，導(dǎo)致混凝土終凝時間各不相同，變形情況也存在一定的差異性，這也會造成混凝土板出現(xiàn)斷裂情況。（2）縱向貫穿裂縫成因縱向貫穿裂縫指的是發(fā)生在道路縱軸線平行方向上的貫穿整個面板厚度的裂縫。這類裂縫通常出現(xiàn)在道路路面施工結(jié)束之后，由于受到地基沉降不均勻的影響，路面會產(chǎn)生不均勻裂縫，最終導(dǎo)致斷板現(xiàn)象。例如，施工人員沒有對新路和舊路的接觸位置進(jìn)行科學(xué)處理，使土基沉陷情況不一致，造成混凝土板發(fā)生斷裂情況。此外，開放交通時間偏早，在混凝土強(qiáng)度還沒有達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的時候就放行車輛，使路面板脫空，最終產(chǎn)生縱向貫穿裂縫。3水泥混凝土路面裂縫的防控措施3.1科學(xué)設(shè)計，控制交通流量設(shè)計人員在進(jìn)行水泥混凝土路面工程施工設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合遠(yuǎn)景交通流量，確保在施工工藝技術(shù)和施工設(shè)備滿足要求的條件下，適當(dāng)增大板面的設(shè)計厚度，與此同時，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對交通流量的控制，避免超載現(xiàn)象的出現(xiàn)，并對同一時段的交通流量進(jìn)行合理分配，以免路面出現(xiàn)過度疲勞的情況，從而保證路面工程的使用壽命。3.2合理選擇原材料原材料將對水泥混凝土路面工程的施工建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，若原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，必定會使路面裂縫的發(fā)生幾率顯著增大。因此，必須對原材料進(jìn)行合理選擇。嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料的采購，禁止使用價格低廉的劣質(zhì)材料。同時，還要注重對材料配合比的設(shè)計，各原材料成分都必須進(jìn)行準(zhǔn)確計量，且一旦確定了最佳配合比，必須嚴(yán)格執(zhí)行，不能隨意更改，這樣才能保證混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性。3.3加強(qiáng)對施工過程的監(jiān)督和管理水泥混凝土路面工程在施工過程中面臨著諸多不確定因素，這些不確定因素往往是導(dǎo)致路面裂縫產(chǎn)生的根源，因此，必須進(jìn)一步加大對施工過程的監(jiān)管力度。具體來說，應(yīng)做到以下幾點：第一，應(yīng)采用強(qiáng)制型拌和機(jī)，并對拌和時間進(jìn)行合理把控，一般來說，應(yīng)不低于90秒/盤，且必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的塌落度。第二，應(yīng)對混凝土澆筑順序進(jìn)行科學(xué)安排，做好振搗環(huán)節(jié)的工作，振搗棒應(yīng)快速進(jìn)入、緩慢拔出，確保板體達(dá)到一定的均勻度和密實度，避免出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。第三，應(yīng)確?；炷翝仓^程保持一定的連續(xù)性，若澆筑過程中不得不中斷，則必須盡量澆筑到縮縫或者脹縫部位，且最好做成施工縫的結(jié)構(gòu)形式。第四，如果選擇在冬季低溫時期施工，則應(yīng)當(dāng)添加適當(dāng)?shù)耐饧觿?，例如防凍劑、早?qiáng)劑等，從而促進(jìn)混凝土盡快達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，并避免因受凍而影響到混凝土