水泥混凝土路面裂缝的成因及防治

发布时间：2022-03-12 15:21:04 浏览数：次

(内蒙古大学交通学院，内蒙古呼和浩特 010023)
摘要：分析了水泥混凝土路面裂缝形成的内因和外因，并提出了相应的防治措施。
关键词：水泥混凝土；裂缝；成因；防治
中图分类号：U416.216 文献标识码：A 文章编号： 1007—6921(2008)19—0128—02

水泥混凝土路面是一种高强硬质路面，因其整体性好、承载能力强、稳定性能好、使用寿命长、养护费用低等优点，在公路、机场路及市政道路建设中被广泛应用。同时，混凝土路面容易产生裂缝的问题较大程度影响了水泥混凝土路面的质量和耐久性。因此应分析裂缝的成因并提出相应的防治措施，提高施工质量，确保路面的设计和使用要求。
1 水泥混凝土路面裂缝的成因

水泥混凝土路面裂缝的成因主要分为内在原因和外在原因。
1.1 内在原因
1.1.1 水泥。

混凝土裂缝与水泥性能有关，如水泥的强度、安定性、细度、C3A含量和收缩率，同时还与水泥的用量、使用时温度有关。经检验改造工程所用水泥安定性合格，裂缝出现与下列因素有关：①水泥强度偏高、细度偏细。该改造工程选用的水泥为P·O42.5R，28d抗折强度9.5MPa ，根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中、轻交通抗折强度6.5MPa即可，强度等级偏高，C₃S、C₃A含量高，水化反应放出的热量增加，对混凝土抗裂性不利。此外细度偏细，需水量增加，容易产生收缩裂缝。②水泥用量偏多。该工程混凝土配合比设计，水泥用量为320kg/m³，粉煤灰掺量 20kg/m³。水泥用量偏多会增加水泥水化反应产生的化学收缩和因水泥水化热的增加而导致的温度变形。③水泥中的C3A含量过高。该工程所用水泥C3A的含量12%，根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中、轻交通路面C₃A不宜＞9.0%，C₃A水化速度快，早期强度发展快，水化热大并且释放快，但水化热高峰过后收缩大，容易产生开裂。
1.1.2 粗细集料。砂石含泥量大、含杂质过多。经检验该工程使用的砂含泥量为2.5%，石含泥量为1.3%，根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》要求砂含泥量为＜2.0%，石含泥量为＜1.0%。砂石中含泥量偏大或含杂质过多时，砂石表面所带的杂质、泥份妨碍水泥与砂石的黏结，弱化了砂石界面结构，降低了界面强度，也降低了混凝土的强度，特别是抗拉强度，因此在相同收缩应变情况下，砂石含泥量越高的混凝土收缩变形越大，开裂越严重。
1.2 外在原因
1.2.1 混凝土配合比不合理。

配合比不合理主要由两方面造成的，一是配合比设计方面的失误，这种可能性一般比较小；另外一个原因就是施工过程中的失误，混凝土裂缝主要是由这方面原因造成的。往往因配合比控制不好，尤其是水胶比掌握不准，砂、石含水量未及时随时测定，混凝土时稀时稠，造成混凝土强度不一致，容易引起早期横向裂缝。
1.2.2 切缝不及时。

采用切缝法进行水泥混凝土路面施工具有不扰动混凝土结构，切缝整齐顺直、宽度一致，相邻两路的高低差一致，且便于连续施工，加快工程进度的优点。但是在混凝土浇筑成型后未能及时切缝形成人造缩缝，由于板体收缩产生的拉应力超过了混凝土某一局部的初期极限抗拉强度，引起该处产生横向裂缝并造成应力集中，致使裂缝迅速扩展，使板体在较短时间里出现贯通全幅的裂缝。
1.2.3 基层施工质量差。

混凝土面板下的基层应平整、坚实、抗变形能力强，整体性好、透水性小和耐冲刷。当基层施工质量不能满足要求时，尤其是平整度控制差、标高不顺适，浇注面层造成混凝土面层厚薄不均，当混凝土板收缩或翘曲时，板体不能自由伸缩，最终导致板体开裂，特别是在厚薄交界的薄弱处最易产生裂缝。

除上述水泥混凝土路面裂缝的成因外，养护时间短、拆模时间早等也是造成混凝土路面裂缝的原因。
2 水泥混凝土路裂缝的防治措施
2.1 原材料方面

水泥应早期强度增长快、收缩性小、抗冻性与耐磨性能好，施工中应尽量使用同一厂家生产的同一品种、同一级别水泥，并按规定做好复试试验。砂应用级配良好的中粗砂。石子应质地坚硬、级配良好，最大粒径应≤31.5mm。砂、石中泥土、杂质的含量不得超过规范要求，而且应按品种规格分别堆放不得混杂。为严格控制混凝土的配合比，原材料的数量应采用质量比，并以现场材料实际情况确定施工配合比，配料应准确称量，并应将施工配合比明码标出，不得随意改动，而且应随时检验。
2.2 优选配合比，严格按配合比施工

要事先按实验程序作好水泥、砂石等的实验分析，材料合格方可使用，做多组对比试验，选择最佳配合比，要建立好搅拌站，严格计算，最好使用电子秤计量配料（有条件的采用商品混凝土），各种材料用量误差控制在允许的范围内。

材料称量的精确度：集料为±1%，水、水泥、掺合料和外加剂±0.5%。
2.3 加强振捣控制，采用真空吸水工艺

根据所选择的机械类型，合理控制振动方式和振动时间。过度振动会造成混凝土分层离析，导致粗骨料集中在下层、含浆量少、收缩小、而细骨料集中在上层、含浆量大、收缩大，不均匀收缩很容易导致裂缝的产生。漏振则易形成蜂窝、空洞，在强度薄弱点出现裂缝，严重时形成断板，尤应注意在施工中使用振动棒时，应按行列顺序振捣，振动时间及移动距离应符合要求，对边角处一定要振捣充分，不得漏振。真空吸水是利用负压从新浇注混凝土面层中排出部分空气和过剩的水分，同时在压力作用下，使新浇注混凝土的体积得到局部或整体的压缩，并在混凝土表面形成一定厚度密实层，使收缩率降低，防止混凝土面板早期裂缝的出现。
2.4 控制好切缝时机

根据不同的气候条件，选择合适的切缝时间，可以有效防止横向裂缝和断板的发生。按规定应在混凝土达到设计强度的25％－30％时方可切缝，太早容易在路面留下痕迹并使切缝处缺棱掉角，影响观感和使用，切缝太晚，板底各断面的摩擦系数不等，拉应力和温度应力集中，超过混凝土路面的拉应力，也会导致混凝土路面产生裂缝。采用真空吸水工艺的混凝土路面，施工温度在20℃以上时，一般可在混凝土浇注后24小时左右切缝。
2.5 严把基层施工质量关，作好混凝土路面成品的保护工作

要严格控制路基填筑材料的质量，碾压夯实的最佳密实度、平整度、弯沉值要符合设计要求。施工过程中混凝土路面的维护要引起重视，避免过早通车和人为损坏导致裂缝发生。
3 结束语

只要严格执行施工操作规范和技术要求，切实抓好原材料、水灰比和配合比、施工工艺、切缝时间、控制开放交通时间等各个环节，水泥混凝土裂缝是可以避免的。
［参考文献］
［1］中华人民共和国交通部发布.公路水泥混凝土路面施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2003.
［2］韩素芬，耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南［M］.北京：化学工业出版社，2006.
［3］张应立.混凝土全过程质量管理手册［M］.北京：人民交通出版社，2002.

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