水泥混凝土路面损坏的原因及其防治措施

　　水泥混凝土路面是目前公路建设中广泛采用的高等级路面，其满足日益发展的交通运输所必需的载重量大、速度高、车流量大等要求，同时具有整体性好、承载能力强、稳定性好、使用寿命长、维修养护费用少等许多优点。但混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥、水以及存留在其中的部分气体组成，在一定温度和湿度情况下，混凝土硬化并产生体积变形，由于组成混凝土的材料其变形不一致，互相约束产生初始应力，促使骨料与水泥石粘结面之间或水泥石本身之间产生微细裂缝。在外界因素影响下，这些裂缝可能会发展成宏观裂缝，从而会在很大程度上影响水泥混凝土路面的质量和耐久性。而设计、施工、养护等诸多环节的问题，均可导致道路路面产生裂缝，有些裂缝甚至还很严重，水泥混凝土路面裂缝的控制已成为混凝土路面发展的关键性技术问题之一。因此应分析水泥混凝土路面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。
　　一、水泥混凝土路面裂缝成因
　　（一）表层裂缝
　　在水泥混凝土路面上，表层裂缝的主要表现形式为龟裂。即混凝土路面表面上呈现碎小的六角形花纹状等不规则裂缝，裂缝很浅。其产生的原因既有设计上的原因，也有施工方面的原因。设计方面的原因主要是指混凝土配合比设计不当。如水泥用量过大或砂率过大；外加剂使用不当或者掺量过大，混凝土在重力作用下产生离析而导致表层裂缝。就混凝土本身的性质而言，在混凝土水灰比不变的情况下，水泥浆和砂浆含量较多时，其变形值也较大。因此，如果采用过大的石料粒径，也容易产生裂缝。施工方面的原因主要是混凝土过度振捣产生离析或浇注后没有及时覆盖所造成的。混凝土浇注后，尤其是在炎热的天气或大风天气里，如果不及时覆盖，混凝土表面的游离水分蒸发过快，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。
　　（二）贯穿裂缝
　　贯穿裂缝是指水泥混凝土路面板产生纵向(顺行车方向)、横向(垂直于行车方向)贯穿板厚的裂缝，也即断板现象。
　　1、纵向贯穿裂缝。纵向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生平行于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因是在路面施工后，由于地基沉降不均匀而导致出现不均匀裂缝，过大时则产生断板现象。如基层碾压不实，未达到密实标准，往往路边出现较大沉降导致路面开裂，产生断板现象。基层材料搅拌不均，将产生基层不均匀沉降，而由于路基发生局部的不均匀沉陷，如沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、路基未充分压实等原因将导致路面板脱空，产生裂缝。
　　2、横向贯穿裂缝。横向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生垂直于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因一是由混凝土本身的性质如混凝土抗拉强度太低造成的，二是由于施工不当如切缝不符合要求所造成。混凝土抗拉强度很低，一般只有混凝土抗压强度的1／17—1／18。混凝土的干缩变形和温度变形所引起的拉应力，如超过了混凝土的极限抗拉强度时，就发生裂缝，或者这些变形量超过了混凝土的极限拉伸变形值时，混凝土就产生裂缝，过大时则引起贯穿裂缝。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。因而水泥混凝土路面上每隔一段距离要设置膨胀缝或收缩缝，而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横向贯穿裂缝。
　　二、水泥混凝土裂缝预防措施
　　（一）原材料方面
　　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变形值太小，不足以抵抗干缩变形和温度变形。为了提高混凝土的极限拉伸变形值或抗拉强度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：
　　1、采用早期强度增长快、收缩性小、抗冻性与耐磨性能好的水泥，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
　　2、砂应用级配良好的中粗砂，石子应质地坚硬、级配良好。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。
　　3、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。
　　4、提高混凝土性能。可采用较高标号的混凝土，因为混凝土的极限拉伸值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。尽量采用碎石配制混凝土，因为采用碎石配制的混凝土的极限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30％左右。同时应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，《公路水泥混凝土路面设计规范》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）施工方面
　　1、严格把好路基及路面基层施工质量关
　　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，一是如遇软基，应根据地质勘察分析结果，采用最有效的施工方案和施工工艺重点处理。二是清表要彻底，不适宜的土质、材料应全部清除，严格控制基底压实。三是严格控制路基填筑质量。要严格按规范要求选择填料，控制松铺厚度，分层填筑必须用平地机等机械整平后压实，并形成横向路拱，做好临时排水设施，使路基干燥。四是路面基层施工要严格按规范要求选择合格材料，保证路面基层设计厚度及顶面标高，保证压实度。
　　2、提高混凝土施工质量
　　（1）为了防止混凝土路面产生表层裂缝，一是在配制混凝土时严格控制水灰比和水泥用量，选择合适的集料级配和砂率；二要掌握好抹而收浆时间，必要时进行二次抹面收浆，三是及时用潮湿材料覆盖，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。
　　(2)及时切缝很重要。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。一般混凝土的切缝时间是在拆模12小时左右(可以根据气温的高低适当调整切缝时间)。
　　(3)模板应涂脱模剂，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。另外，在浇注混凝土路面时，要将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。
　　(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。
　　三、结语
　　由于设计、施工、使用过程中存在的某些不足，或由于混凝土内在原因及温度变形、湿度变化、地基不均匀沉陷变形的影响，在水泥混凝土路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求，在施工中切实抓好基层强度、混凝土的配和比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节，通过改善混凝土的质量和路面结构并采取有效的浇注后的防治措施，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。