水泥混凝土面层裂隙的成因及处治

　　随着我国交通事业的发展，公路交通量飞速膨胀，重型交通车辆也是日益增多，对公路的要求也愈来愈满，水泥砼面层作为高速公路的主要结构形式之一，具有强度高、寿命长、品质好、磨损小、环境适应性好，并能充分的利用地方资源等优点，但在如今水泥砼路面修建技术不断提高的同时，仍出现一些缺陷，如裂缝、沉陷、错台等，尤其是裂缝几乎成为通病之一，本文就水泥砼路面裂缝成因及处治方法，结合工程施工实践进行一些探讨。
　　一、裂缝的分类及成因分析
　　水泥砼是骨料、水泥、水及在存留其中的一部分气体组成。砼在摊铺后硬化并产生体积变型，或当砼表面失水速度超过实际泌水的上升速度，新拌砼由于迅速干燥而产生塑性收缩，如近表面砼已相当稠硬不能流动但其强度又不足抵抗因收缩受到限制产生的应力时，就会产生开裂。
　　水泥砼裂缝从产生的原因分析分为：沉降裂缝，塑性收缩裂缝及温度裂缝；从表面现象分为表层裂缝和贯穿裂缝。
　　（一）表层裂缝、：表层裂缝的主要形式为龟裂，一般为砼表面上碎小的三角形花纹状裂缝。裂缝很浅，一般为0.5mm以内。其产生原因既有砼配合比设计原因，又有施工方面原因。设计砼配合比不当，如水泥用量或沙率过大，外加剂使用不当等，砼在动作用下产生离析而导致此类裂缝产生施工方面的原因主要有高温时段施工砼运距过远，砼水分损失较大，干缩变形增大。另外砼浇注后，没有及时覆盖养护，致使养护期内温度过高致使温度荷超过设计温差，路面内应力增大而导致裂缝。
　　（二）贯穿裂缝：由纵向、横向、斜向裂缝发展而产生的贯穿整块砼版厚的裂缝，也就是通常说的断板现象。从发生时间氛围早期和后期断板；从形式上分为纵向、横向断板。下面主要分析施工过程中产生的早期断板原因：
　　材料原因：由于水泥一般选择为国家大型水泥生产企业产品，质量稳定。一般为沙石料问题。主要反映在其中含泥量及有机质含严重超标，造成砼中水泥与骨料的界面黏结不良，产生界面缺陷，易开裂。
　　基层原因：由于基层的不平整会增加砼界面的摩擦阻力；或基层标高失控，使砼厚度不一致，厚度交界处必会成为薄弱断面，砼收缩时，就易开裂。另外，用松散材料填补基层低洼处，在不湿润情况下直接摊铺砼，也易使拌和物中水分或沙浆散失，使下部砼强度降低，造成开裂、断板。
　　砼配合比原因：由于单位水泥用量偏大，导致较大的收缩应力，而水灰比偏大，增大水泥水化初期骨料表面的的水膜厚度。施工中计量不准，设计根据集料中含水量及时调整用水量导致而影响配合比的准确性，从而使砼强度降低易造成开裂。
　　施工工艺原因：①搅拌不足或过分，振捣不密实，形成砼强度不均匀，易导致开裂，但振捣时间过长就可能造成分层，粗骨料沉入层底，细骨料留在上层，表面收缩裂缝会增加。②砼拌合时，如果材料温度过高，再加上水泥的水化热，会使砼拌合物的温度很高，在冷却硬化过程中会出现较大的温差收缩，出现开裂，③因停电，机械故障，运输不易等原因使砼施工中断，再施工时未按施工缝处理，新旧砼由于结合不良和收缩不一致会形成不规则接缝。④养生不及时或方法不当，尤其是高温、温度小，风速大的不利条件下，会使砼表面水分蒸发过快，从而形成干缩裂缝。⑤切缝不及时，造成砼内应力集中，在砼板的薄弱处易形成不规则贯穿缝。
　　边界原因：①在施工中，先浇筑一边的缩缝在另一边未开始浇筑前已开裂，气温下降到一定幅度时，开裂的缩缝两边砼板收缩，这样后浇筑未切割的恸砼板受较大的拉应力，当拉应力大于砼初期抗拉强度时，就会在对应位置产生不规则裂缝。②当温度下降时路缘带本身会收缩，但路缘带下半部具有粗糙面会带动初期强度低的砼面板在路缘带裂缝处产生边界裂缝。③同样原因，如果基层稳定层已发生裂缝，裂缝两边在气温下降时收缩，产生摩擦力，同样会带动上面砼面板开裂。
　　二、水泥砼路面裂缝的预防措施
　　针对以上造成水泥砼路面裂缝原因，我们采取了有效的全面的预防措施，以减少裂缝，延长砼路面的使用年限，提高行车舒适性。
　　（一）提高路基及基层施工质量
　　公路路基及基层应具备较高的密实度、强度及水稳性，因此规范施工，确保路基及基层施工质量是防止水泥砼面层出现裂缝的重要前提。
　　基压实度质量要求达到规定的压实度和弯沉值。特别是桥涵构造物附近（死角部位）更应加强压实工作，保证路基有足够的、均匀的强度。路基排水设施应完善，并要充分考虑地下水对路基稳定的影响，对半填、半挖等结合处应进行特殊处理。对于特殊软弱土基、湿陷性黄土等路段，应避免采用水泥砼路面。
基层施工要确保基层厚度一致，强度均匀。严格控制基层顶面高程和平整度，以确保砼路面的厚度一致和减小水泥砼与基层的摩阻力。对于标高不足的基层，严禁用散料填补，砼施工前应充分湿润基层及模板。
　　基层养生结束后，应尽快进行路面砼施工，防止基层因暴露时间过长产生干缩裂缝。若出现裂缝，应采取封闭裂缝处理。
　　（二）严格控制砼配合比，杜绝使用不合格材料
　　1、原材料控制
　　集料（砂、石）应选择含泥量、有机质含量在规定允许范围内的材料，粗集料粒径如较大则砼的抗折强度不高，且强度均方差较大，选用粗集料最大粒径宜为35mm，由于5～10mm瓜子片、针片状含量一般较大，易溶于表面，影响表面收光及拉毛，且本身比表面积大，易折断。建议取消5～10mm料，是粗集料成为0.15～5mm、10～40mm的间断级配。细集料采用连续级配，细度模数为2.5～3.2的中偏粗砂。
　　2、严格控制砼配合比
　　按试验配合比准确配料，尽量减少单位水泥用量、单位用水量。单位水泥用量要精确，误差应控制在1%以内。集料的含水量要及时取得，并充分考虑，并适时调整施工配合比，确保水灰比的准确性。为减少用水量，改善和易性，提高强度而使用合适的外掺剂，应严格控制外掺剂的用量准确性。
　　（三）加强施工工艺控制，提高施工质量
　　砼拌和时间要根据机械性能准确掌握，最长拌和时间不应超过最短拌和时间的3倍，避免漏振或超振现象产生。
　　砼路面施工前，应仔细检查发电机、振动梁、运输车辆等机具设备，确保机具性能良好，确保顺利施工、连续施工。配料、拌和、运输、摊铺、振捣等作业有序配合，对于种种原因导致施工停顿，应做好施工缝处理措施。
　　重视砼面板养生，采用湿养护剂养护，不要采用没有覆盖物仅撒水养生。
　　准确及时掌握切缝时间，可防止贯穿裂缝的发生，一般在拆模10～12小时，应采用多台切缝机同时作业，保证切缝及时，切缝深一般为板厚的1/3～1/4。
　　控制交通车辆，避免在砼强度不足条件下，过早开放交通，养护车也应避免在板面直接通行。
　　模板要涂抹标准脱模剂，是砼与模板间形成一层薄膜，减少砼与模板间的粘结作用，不易在拆模产生裂缝，易于拆模，另外，在砼施工前，模板和基层要充分湿润，避免及收砼水份。
　　加强施工后养生工作，对排水系统中发现的问题及时处理，避免造成较大病害。
　　在桥涵与路的结合处，应仔细处理，防止不均匀沉降，造成断板。
　　三、裂缝的处理及修复
　　裂缝的处理应根据损坏程度不同分别对待。一般为裂缝修补、局部修补、整板更换三种。
　　（一）裂缝修补
　　对于尚未凝结发生的塑性收缩裂缝，可用抹子直接抹平或施加二次振捣。
　　轻微断裂，裂缝无剥落，宽度小于3mm的宽穿裂缝，可采用灌入环氧树脂方法修补，该灌缝料由环氧树脂、二甲苯、邻苯二甲酸二丁脂、乙二胺、水泥或滑石粉按100：40（20～40）：10：8：（200～400）配比组成。在施工中产生的收缩裂缝，在未通车前可直接灌注，如果在通车后产生，应先清除杂物，在加以灌注。
　　（二）局部修补
　　对于局部断裂损坏，进行小块修复时，教彻底的办法是将凹槽凿至贯穿板厚，在凹槽边缘板厚中央打洞，深10cm，直径4cm，水平间距30～40cm。每个洞应先将周围湿润，插入一根直径18～20cm，长约20cm的钢筋，然后用快凝砂浆填塞捣实，待砂浆硬化后浇筑快凝砼振捣实，抹平即可。
　　（三）整板更换
　　由于路基或基层问题造成砼板断裂或错台，在整板凿除后，应先处理好路基或基层，重新浇筑新砼板加铺钢筋网补强。对于路基稳定性差，沉降没有完全结束的段落，可采用控制块换补断板。修补块缝宜用水泥砂浆填满，防止渗水破坏。