水泥混凝土路面裂缝成因及防治措施

水泥混凝土路面裂缝成因及防治措施作者：智能小二时间:2009-10-24来源：本站原创水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少、经济效益高等诸多优点，因而在许多省市被广泛应用。但水泥混凝土路面许多病害日益引起人们的关注。混凝土板的裂缝就是其主要病害之一。因此，如何进一步利用水泥砼路面的优点，克服其缺点，延长路面使用年限，对今后砼路面的应用和发展是有实际意义的。一、裂缝原因分析１、产生龟裂的原因混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，在炎热或大风天气，表面游离水分蒸发过快，混凝土体积急剧收缩，导致开裂；混凝土在拌制时水灰比过大，模板与基层过于干燥，吸水大；混凝土配合比不合理，水泥用量、砂率过大；混凝土表面过度振捣，使水泥和细骨料过多上浮至表面，导致缩裂。２、产生横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝的原因横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝指沿着道路中线大致相垂直、平行、斜交的方向产生的裂缝，这几种裂缝往往在行车和温度作用下逐渐扩展，最终贯穿板厚、贯通板面，将混凝土板分割成两块或三块；交叉裂缝是指裂缝相互交叉，将板分割为三块以上（又称破碎板）。以上几种裂缝在外观和产生原因上具有相似性，严格区分原因有一定困难，故谈谈个人认识：（1）重复荷载应力、翘曲应力及收缩应力等综合作用。其具体情况有高温下浇筑混凝土，水泥水化速度快，水分蒸发快，使板面产生拉应力，温度降低后，板底产生拉应力，温度梯度作用使路面板翘曲变形；或严重失水，造成干缩缝；或养护不及时、中断，使顶面水分丧失快，收缩迅速，板底则水分丧失慢，收缩慢，导致翘曲产生裂缝等。（2）由于施工间隙、延误等原因（如夜间休息、混合料供应不及时使摊铺机械停工等）造成水泥混凝土路面板的搭接、衔接接缝。（3）施工中单块板长、宽值未按设计和规范执行，选用不合理；在设计缝中不能及时填充料或填充材料选用不当，造成渗漏到路基中的水结冰膨胀或落入石子等硬物导致路面拱起开裂而破坏。以上原因易形成纵、横裂缝。（4）由于基层存在问题造成裂缝。具体情况有：土基或基层强度不足；基层混合料拌和不均匀，强度差异大，产生不均匀沉降，导致混凝土路面板开裂；基层平整度不符合要求，使水泥混凝土面板厚度不等，强度有差异，造成面板薄弱部位产生裂缝；软弱基础处理不好，基础湿软或碾压不密实，导致混凝土路面脱空，开裂成缝或错台。（5）施工中只按配合比设计值拌制混凝土，未结合实际找出正确的施工配合比，使混凝土配合比不合理，水灰比不能严格控制，而产生裂缝。（6）使用质量不合格的原材料或混合料；不同性质的水泥或不同厂家的水泥混用，这些因素也是导致裂缝的重要原因。二、裂缝防治措施１、龟裂防治措施为防止混凝土路面产生龟裂，在配制混凝土时应严格控制水灰比和水泥用量，选择合适的粗集料级配和砂率。在浇筑混凝土路面面板之前，将基层和模板湿透，避免吸收混凝土中的水分。振捣混凝土应严格按规范操作，防止过度振捣，使砂浆集聚表面。浇捣完毕的混凝土路面应及时用潮湿材料覆盖，认真及时洒水养生，防止强风和曝晒。大面积浇捣混凝土路面时，应浇筑一段，养生一段，炎热季节要加强表面洒水养生。２、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝防治措施（1)混凝土路面的结构组合与厚度设计应满足交通需要，特别是重车、超重车的路段。（2)避免高温作业，温度宜控制在35℃以下，注意昼夜温差，并掺减水剂等外加剂以保持水分；避免大风天气施工，防止表面水分丧失过快；水泥混凝土终凝后即覆盖洒水养生，防止由于水分丧失过快产生干缩裂缝，养生时间由水泥混凝土强度增长情况而定，不得少于7天。（3)施工缝尽可能设置于构造物外，不可避免时，应保证施工缝接缝处两侧面板混凝土振捣密实，并有足够的间隔时间，以形成强度。当与原有混凝土路面相接时，应采用机械将原路面连接缝处切割整齐，并清除表面浮尘及松动石子，用水将连接缝处清洗干净后再按规范要求进行接缝。（4)严格控制混凝土的切缝时间和切缝深度。如采用硬切缝，碎石混凝土一般在抗压强度达到6.0～12.0Mpa左右即可切缝，以切割整齐、无碎裂为度，尽可能及早进行，尤其是夏季，昼夜温差大，更需注意；当连续浇筑长度较长，而切缝设备不足时，可在二倍长度处先切，然后再分段切。切缝深度应至板厚的1/4～1/3处甚至更多一点。（5)水泥混凝土路面为刚性路面，纵横向缝应及时填充材料，填料应与板的粘结力强，适应混凝土板的收缩，如氯丁橡胶、沥青玛蹄脂等。加强养护管理，防止渗水，避免杂物进入缝内。（6)基层应具有较好的密实度、足够的强度和水稳定性，应根据交通量情况采用石灰或水泥稳定碎（砾）石基层来满足要求。（7）填方路基应严格按规范要求进行，分层填筑，分层碾压，分层测试，做到密实、均匀，以保证路基稳定、无沉陷。施工还应加强自检，严格控制基层的平整度符合要求，软弱基础应选用合适的加固方法进行处理，并加强碾压质量的控制，保证密实度。（8)通过做试验段取得准确的数据，计算好水泥用量，确定合理的施工配合比。（9)加强原材料及混合料的检验，通过实验严把质量关，不合格的材料严禁使用。同时施工中必须使用同一厂家、同一标号的水泥拌制混凝土。水泥混凝土路面裂缝的原因及防治措施水泥混凝土路面以其适应行车速度高、客流量大、使用寿命长、维修养护费用少等要求，具有抗压、抗弯曲、抗磨损、高稳定性等许多优点，近几年来被广泛使用，但混凝土路面的裂缝问题一直是影响混凝土路面发展的瓶颈。关于水泥混凝土路面的裂缝问题，笔者从裂缝的原因和防治措施两个方面进行分析。一、水泥混凝土路面裂缝的原因经过大量的实践证明，水泥混凝土路面裂缝的原因大概分为以下几个方面：材料因素、配合比、施工原因。（一）材料方面。1．水泥质量不过关，如：部分小窑水泥、过期水泥，技术指标达不到要求；粗细骨料含泥量大，杂质多，造成混凝土收缩增大，抗拉强度降低，诱导裂缝的产生；2．粗细骨料级配不合理，骨料越细，混凝土单方用水量、用灰量增多，收缩量增大，易产生裂缝；3．混凝土外加剂掺和料选择不当，用量不合理，使混凝土在重力作用下产生离析而导致裂缝产生；4．水泥等级越高，早期强度越高，对混凝土开裂影响越大。（二）混凝土配合比。1．水是影响混凝土配合比的主要因素，用水量越大，坍落度越大则干缩越大，易产生裂缝。2．水泥用量过多或砂率过大，混凝土收缩随之加大，易产生裂缝。3．不同料场的砂子、石子未按不同的配合比施工，使混凝土标号时高时低，不均匀而导致裂缝产生。（三）施工方面的原因。1．道路路基不实，基层材料搅拌不均，导致基层不均匀沉降。有些道路压实度不够，在行车或雨水作用下路基发生局部的不均匀沉陷，造成混凝土路面破裂，直接影响着道路的使用寿命。2．浇筑混凝土时振捣不当。漏振、过振或振捣棒抽撤过快，会影响混凝土的密实度和均匀性，振捣后未及时将表面搓毛和抹平，诱导裂缝的产生。3．加水计量不准，凭经验，不测定砂子、石子含水量，水灰比时大时小，致使混凝土产生强度差异。4．伸缩缝的处理不当。在施工中伸缩缝应按规范要求间距合理及时切割，填封材料密实。切缝质量的好坏直接影响着水泥混凝土路面的质量。如：切缝时间掌握不当、切割不及时、切缝深度不符合要求，切缝过浅、切缝未切到头等因素均可引起混凝土路面发生裂缝。5．混凝土的养生问题。养生的目的是防止水分过快蒸发，增加混凝土强度。混凝土浇筑后，尤其是在炎热的天气或大风天气里，如果不及时覆盖，混凝土表面的水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，其值不能抵抗这种收缩应力而导致开裂。6．温度和湿度的影响。由于温度和湿度的变化，混凝土会产生体积膨胀和收缩现象，这种变形如受到限制，将会使混凝土内部产生内应力，就有可能产生裂缝。二、水泥混凝土路面裂缝的防治措施水泥混凝土路面一旦出现裂缝后，不但影响外观，而且影响质量。在温度和湿度的变化、车辆荷载的重复作用下，易发生拱胀、断裂等现象，给交通造成困难。因此，针对混凝土路面裂缝的原因，我们应采取以下的防治措施：（一）改变用料，提高混凝土的抗拉性能。水泥混凝土路面产生裂缝的根本原因在于混凝土的极限拉伸应变值太小，不足以抵抗干缩变形和温度的影响。为了提高混凝土的极限拉伸性能，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：1．加强对水泥质量的复检，特别是水泥的安定性，不用小窑水泥和过期水泥。水泥中的游离氧化钙在凝结过程中水化很慢，水泥凝结硬化后还在继续起水化作用，当氧化钙超过一定限量时，就会破坏已经硬化的混凝土或使抗拉强度下降。2．混凝土的抗拉性能随着抗压强度的提高而有所提高，因此，提高混凝土的抗压强度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用C25、C30等较高标号的混凝土。3．采用碎石配制混凝土。因为采用碎石配制的混凝土极限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。4．控制混凝土骨料的最大粒径。采用最大粒径较小的骨料配制混凝土时，可以提高混凝土的极限拉伸值。因此，《规范》中限制骨料最大粒径在一般公路中不超过40mm，在高等级公路中不超过35mm，甚至限制在25mm以下。（二）提高基层施工质量。水泥混凝土路面基层应具有较高的强度、较高密实度和较好的水稳性。因此，在路基施工中，应严格按施工操作规程进行，做到分层填筑、分层碾压、分层测试。每层的压实厚度、压实度、平整度及路拱都要满足设计要求和规范要求。在路基施工中，应采用大吨位的压路机，对提高路基土的压实度能起很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其压实度必须≥95％，对市政道路当铺筑高级路面时，其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。此外，还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93％的规定。（三）提高混凝土施工质量。1．控制好施工水灰比，严格按配合比配料。水泥混凝土的强度主要取决于其内部起胶结作用的水泥石的质量，取决于水泥的特性和水灰比。水灰比对强度的影响是很大的。因此，严格按配合比配料，是确保水泥混凝土路面质量的重要措施。2．控制开始养生的时间及条件，保证混凝土养护龄期。应在混凝土浇筑完成，收浆后即开始覆盖并洒水养护，同时要保证覆盖物表面保持湿润状态，防止强风和烈日暴晒。尤其在炎热季节施工时，应浇完一段，养护一段。一般养护龄期为7天。3．及时切缝。一般混凝土的切缝时间是在拆模后12小时左右（可以根据气温的高低适当调整切缝时间）。实践证明，适当的切缝时间对保证混凝土的整体质量有很大关系，切缝迟了，由于大面积混凝土约束会出现裂缝，扩展后形成断板。切缝深度必须严格达到设计要求深度，并及时对割缝用沥青填料进行处理。4．加适当的外加剂。一般来说，加减水剂可以减少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸发速度，减少混凝土的收缩值。5．在浇筑混凝土时，要振捣均匀，振捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振。6．模板需涂脱模剂，使混凝土与模板之间形成一层薄膜，减少混凝土与模板间的粘结作用。这样不易产生裂缝，也便于拆模，拆模不易过早。另外，在浇筑混凝土路面时，要将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分三、结束语由于材料质量、配合比、施工、使用过程中存在的某些不足和温度、湿度变化、地基不均匀沉陷的影响，在水泥混凝土路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要设计、施工、监理单位在施工中严格执行施工操作规程和技术要求，在施工中抓好基层强度、混凝土的配和比、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等细节问题，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。