水泥砼路面裂縫的類型成因及防治措施

1、水泥砼路面裂縫的類型成因及防治措施霍尚龍（巢湖路橋）摘要本文論述了水泥砼路面早期裂縫形成的原因和防治措施。關(guān)鍵詞：水泥砼路面裂縫成因防治措施一、概述水泥混凝土路面是一種剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好的路面結(jié)構(gòu)，是高等級、重交通公路路面的重要類型之一， 在良好的養(yǎng)護條件下， 它的使用年限比其它路面長， 也比較容易養(yǎng)護，但一旦開始破壞，破損會迅速發(fā)展，嚴重影響車輛通行，給養(yǎng)護、修復都帶來極大的困難。水泥混凝土路面中所含水分的改變、化學反應、溫度變化等因素，都能引起混凝土體積變形，當體積變形過大時，混凝土由于約束而產(chǎn)生較大的拉應力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。研究水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施， 對

2、正確指導施工和養(yǎng)生， 防止水泥混凝土路面初期裂縫的產(chǎn)生，提高水泥混凝土路面的質(zhì)量，有著重要的意義。二、裂縫的類型和成因（一）表面裂縫混凝土板面的表面裂縫主要是由混凝土混和料的早期過快失水干縮和碳化收縮引起的?；炷粱旌土鲜且环N多相不均勻材料， 由于構(gòu)成混合料的各種固體顆粒大小。 密度不同，混合料會發(fā)生不均勻分層離析，使粗骨料從混合料中分出，即重顆粒下沉，水分向上泌出，形成表層泌水， 使得水泥混凝土路面表層含水量增加，當混合料表面水的蒸發(fā)比泌水速度快時，水的蒸發(fā)面就會深人到混合料表面之內(nèi)，水面形成凹面。 由于表面凹面較凸面所受壓力大，固體顆粒間產(chǎn)生毛細管張力，促使顆粒凝聚， 當混凝土表面尚未充分

3、硬化，不能抵抗這一張力時，混凝土表面就會發(fā)生裂縫。這種塑性裂縫發(fā)生的時間，大致與泌水消失時間相應，在混凝土澆筑后數(shù)小時，混凝土表面普遍出現(xiàn)細微的龜裂?；炷恋奶蓟湛s也會引起混凝土表面龜裂。 當混凝土的水泥用量較低， 水灰比較大時，空氣中的 CO2 易滲透到混凝土內(nèi)，與其中的堿性物質(zhì)起化學反應后生成碳酸鹽和水。碳化引起的收縮僅限于水泥混凝土路面的表層，只產(chǎn)生混凝土的表面裂縫。混凝土的碳化收縮速度比失水干縮速度慢得多，因而由碳化帶來的表面裂縫對混凝土強度的危害并不大，有時碳化甚至能增加混凝土的強度。但是無論哪種表面龜裂，都會給水泥混凝土路面表面的耐磨性帶來不利影響。 嚴重的表面裂縫， 會使混凝土

4、路面較快出現(xiàn)裸露砂石現(xiàn)象，將會降低水泥混凝土路面的表面抗滑能力和行車舒適性。（二慣穿裂縫水泥混凝土路面貫穿裂縫為貫穿板全厚度的橫向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫、板角等。1、橫向裂縫垂直于行車方向的有規(guī)則裂縫稱之為橫向裂縫。多，大致可以歸納為如下幾個方面。水泥混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫的原因較門）干縮裂縫混凝土在硬化過程中，由于水分逐漸蒸發(fā)，水泥漿體就會收縮，這就是干縮。干縮總是由表及里逐步發(fā)展的，因而溫度總是不均勻的，干縮變形也是不均勻的，往往是表面較大，內(nèi)部較小。 在水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)中，于縮由于路面板塊間或路面整體的限制，混凝士的抗拉彈性應變和徐變應變與混凝土干燥過程中的自由收縮不相適應，而發(fā)生收

5、縮應力，因而混凝土路面易產(chǎn)生于縮裂縫。干縮裂縫引發(fā)的路面橫向裂縫，往往發(fā)生在混凝土水化硬化的早期。有資料表明， 水泥混凝土 20 年收縮量的14一 34發(fā)生在水泥混凝土的14d 齡期內(nèi)， 40一 80發(fā)生在3個月齡期內(nèi)。（ 2）冷縮裂縫水泥混凝土具有熱脹冷縮的性能。在混凝土硬化過程中，水泥水化釋放大量熱量，而混凝土又是熱的不良導體，散熱緩慢，混凝土內(nèi)部的溫度將增高。在水泥終凝后12 小時時達到 80 90”C，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的體積膨脹， 而板面溫度隨著外界氣溫降低和灑水養(yǎng)護而冷卻收縮， 致使混凝土內(nèi)部膨脹，外部收縮， 產(chǎn)生很大的拉應力。 當外部混凝土所受拉應力一旦超過混凝土當時的極限抗拉

6、強度時，板塊就會產(chǎn)生裂縫或橫向裂縫n 這種裂縫大多是貫通路面的。（ 3）切縫不及時為防止混凝土路面的于縮裂縫和冷縮裂縫，一般是將路面切縫分塊。我國水泥混凝土路面設計規(guī)范規(guī)定，路面板長不大于6m，板定不大于sin。但由于施工中切縫時間難以控制得當，造成混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫。從混凝土收縮因素考慮，最好是混凝土中水泥水化初始階段就切縫，但事實上很難控制、因抗壓強度較低，根本無法切縫。對于尚未切縫或剛切縫的較長混凝土板，當板溫均勻下降時，溫度應力將超過混凝土的抗拉強度， 這時板塊就要發(fā)生橫向裂縫。對于已切縫的混凝土板，除第一天的應力有可能大于該齡期的抗折強度外，其余溫度應力均小于相應齡期的強度。所以

7、，切縫不及時，就會導致水泥混凝土路面橫向裂縫的產(chǎn)生。2、縱向裂縫順路方向出現(xiàn)的裂縫為縱向裂縫?？v向裂縫的產(chǎn)生與路基的支承條件有很大關(guān)系。由于填料上質(zhì)不均勻、濕度不均勻、膨脹性上、凍脹、壓實不足等多種原因，很可能導致路基支承不均勻， 在混凝土澆筑之前未嚴格檢查基底彈性模量E；是否符合規(guī)范要求而盲目施工，在路基稍有沉陷的情況下， 在板塊自重和行車壓力作用下而產(chǎn)生縱向裂縫。 開始縫很細，一般小于 0 05mm，但隨著雨水浸人和浸泡，基層促其表面軟化而產(chǎn)生卿泥、淘空，使裂縫加大。拓寬路基時，由于路基處理不好，新路基出現(xiàn)沉降， 混凝土板下沿縱向出現(xiàn)脫空。 在車輪荷載作用下，使混凝土板也發(fā)生縱向裂縫。3、

8、交叉裂縫兩條或兩條以上相二交錯的裂縫稱為交叉裂縫。產(chǎn)生交叉裂縫的主要原因有：一是水泥混凝土強度不足， 在輪載和溫度作用下會產(chǎn)生交叉裂縫； 二是路基和基層的強度與水穩(wěn)性差，一旦受到水浸，將會發(fā)生不均勻沉陷，在輪載作用下，出現(xiàn)交叉裂縫；三是水泥的水化反應和堿骨料反應。 水泥水化反應在混凝土發(fā)生升溫和降溫過程中產(chǎn)生體積的膨脹變形。 在內(nèi)部骨料及外部邊界約束下， 使混凝土的自由膨脹變形受阻， 而產(chǎn)生拉壓應力。 在水泥的生產(chǎn)過程中，有時會出現(xiàn)一些過燒的CaO 和 MgO ，它們的水化速度較慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體積膨脹、開裂，甚至潰散，容易出現(xiàn)安定性不良的狀況，如果使用了這種水泥，澆筑的

9、混凝土路面也會產(chǎn)生大面積龜裂。4、板角斷裂板角是混凝土路面板的薄弱部位。由于側(cè)模的模壁效應，施工時插人式振搗器很難使混凝士完全密實，板角密度實度不夠，強度相對較小。在受力上板角也較為不利，相鄰板角之間無傳力桿、傳荷能力差，在輪載作用下，荷載應力較集中，除在混凝土路面的起點設有角隅及邊緣鋼筋外，其它部位均未設加強筋，而且一旦面板接縫進水，板下就會出現(xiàn)卿泥、脫空現(xiàn)象。板角更是處于不利于狀況，車輪荷載在板角上時，就很容易出現(xiàn)板角斷裂。三、提高水泥混凝土路面初期抗裂性的措施（一）嚴格施工管理1、基層施工施工管理應從基層施工抓起?；鶎邮┕ぶ?，一定要按照設計要求，保證基層的密實性和平整度， 使其具有足夠的

10、強度。基層成型養(yǎng)生結(jié)束后， 應及時澆筑路面混凝土， 以防基層暴露時間過長而產(chǎn)生于縮裂縫。如果基層發(fā)生裂縫，在澆筑混凝土前必須處理。否則基層裂縫將會反射到混凝土路面上。2、混凝土原材料及配合比調(diào)整用于路面混凝土施工的原材料應認真挑選。因水泥安定性不合格易造成混凝上表面干裂、疏松事故，施工單位必須按規(guī)范要求，對每批水泥盡可能進行強度、安定性試驗。骨料的含泥量大，易造成混凝土內(nèi)界面缺陷，因此，應選擇干凈、 含泥量較小的砂、 石骨料。如骨料含泥量大，一定要進行沖洗。混凝土在硬化過程中易產(chǎn)生干縮，為了減少于縮，應盡量減小混凝土的水灰比，相對減少水泥漿用量，改善砂、 石材料級配， 加大粗骨料粒徑，混凝上形

11、成骨架后采用振搗器搗實，加強早期養(yǎng)護等措施，以使混凝土硬化初期的干縮量大大減小。3、工序銜接混凝土路面施工時，應注意施工程序的銜接。為防人為制造缺陷，造成混凝土路面干裂，混凝土混和料在運輸過程中，應根據(jù)要求選擇運料機具， 掌握運輸速度， 盡可能的不使混合料產(chǎn)生大的分層離析。 混凝土振搗成形時， 要認真處理好邊角部位， 振動器的功率應選擇恰當，既要振搗密實，又要保證不產(chǎn)生大的離析。（二）切縫和預壓縫切縫時間要特別注意掌握好，切得過早，由于混凝土強度不足，縫口會出現(xiàn)不規(guī)則毛邊。 切得過遲， 則混凝土由于溫度下降和水分減少而產(chǎn)生收縮，導致收縮應力大于其抗壓強度而出現(xiàn)早期裂縫。切縫時間的確定是以混凝土

12、強度為依據(jù)的，一般以混凝土抗壓強度達 5 一 10MPa 為適宜切縫時間。我們在實際施工和調(diào)查研究的基礎上，總結(jié)出各個平均氣溫的經(jīng)驗切縫時間對于下表中，僅供參考：經(jīng)驗切縫時間序號晝夜平均氣溫普通混凝土（ h） （” C） 1 5 40 45 2 10 25 30 3 15 18 22 4 20 12 15 o 25 8 11 6 30 以上 5 7另外，在實際混凝土路面施工中，我們發(fā)現(xiàn)每隔20 30m 預先人為地切一條深 scm的預切縫， 即使切縫不及時，板面發(fā)生斷裂，也基本在預切縫的位置，對預防斷裂有效好的效果。（三）加強混凝土養(yǎng)生混凝土路面一般的養(yǎng)護方法是用草袋遮蓋、灑水養(yǎng)護和噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護。灑水養(yǎng)護時，應注意草袋不能漏蓋，每天酒水2 一 3 次，使草袋保持足夠的濕度。夏天施工時，應選擇在夜晚澆水，中午氣溫太高，曬熱的混凝土路面澆上涼水，會迅速產(chǎn)生溫度應力集中，導致混凝土板面開裂。采用養(yǎng)護劑時，噴灑要均勻，量要足，不能漏噴。噴灑中途遇天氣變化，大雨沖淡或沖刷，應及時補噴。由于水泥混凝土20 年收縮量的14一 34，發(fā)生在混凝土的14d 齡期內(nèi)，所以，混凝土的養(yǎng)生時間要控制在其抗彎拉強度達到3、SMPa 以 L 時進行養(yǎng)生。通常使用普通硅酸鹽水泥時約為14d，使用早強水泥時約為7d，使用中熱硅酸鹽水泥時約為21d。四、結(jié)論綜上所述，水泥