水泥混凝土路面裂縫的分析與控制

 水泥混凝土路面裂縫的分析與控制

　　摘要：城市建設(shè)過程中，水泥混凝土路面是不可或缺的建設(shè)，然而由于設(shè)計施工等方面的原因，水泥混凝土路面將不可避免地出現(xiàn)不同程度的損毀，要做到有效的控制，必須對水泥混凝土路面裂縫的原因有個全面的認(rèn)識，才能得到有效的控制。

　　關(guān)鍵詞：路面，裂縫，混凝土

　　正文：

　　水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高，使用周期長，正常維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)；但同時具有一次性投資大，對損壞難以修復(fù)等缺點(diǎn)。水泥混凝土路面一旦出現(xiàn)裂縫，在車輛荷載、氣溫、雨雪等多種因素的影響下，路面很快就會出現(xiàn)損壞直至影響正常使用。下面就水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的起因與控制進(jìn)行一個全面的探討。

　　首先認(rèn)識一下路面的結(jié)構(gòu)，路面由路基、墊層、基層、面層、路肩、路面排水等六個方面組成，哪個環(huán)節(jié)沒有控制好施工的質(zhì)量，都有可能引起路面的裂縫。下面就各個環(huán)節(jié)逐一分析與控制。

　　一、路基的質(zhì)量問題主要在新老路堤的結(jié)合處，由于舊路堤經(jīng)車輛荷載的反復(fù)作用，經(jīng)長時間的沉降，已經(jīng)穩(wěn)定，而新填路堤在路面施工后，沉降尚未穩(wěn)定，所以路基基底的輾壓關(guān)系到路面是否會塌陷，這是防止路面開裂的第一道防線。另外，路基基底橫向坡度較大，路基在施工完成后出現(xiàn)局部位移，導(dǎo)致路基裂縫的出現(xiàn)。對于由于新老路基結(jié)合處及路基基底橫坡較大的情況，根據(jù)規(guī)范要求，原地面應(yīng)挖成臺階（臺階寬度不小于1m），并用小型夯實(shí)機(jī)加以夯實(shí)。填筑應(yīng)由最低一層臺階填起，并分層夯實(shí)，然后逐臺向上填筑，分層夯實(shí)，當(dāng)所有臺階填完后，就可按一般填土施工輾壓，開挖臺階時，路面范圍內(nèi)的開挖寬度不足一個通行車道寬度時，則應(yīng)挖夠一個通行車道寬度，以增加通行車道路基的整體性。

　　二、墊層一般采用碎石墊層，碎石墊層關(guān)鍵是輾壓后的密實(shí)度要求，密實(shí)度不夠就會沉降，從而引起路面的裂縫。要控制好這一關(guān)，主要從材料要求與施工質(zhì)量方面加以控制。

　　（一）、材料要求：抗壓強(qiáng)度不小于80MPA，壓碎值應(yīng)小于35%；軟弱顆粒小于5%；含泥量小于2%；扁平細(xì)長碎石含量小于20%；碎石規(guī)格為30-70mm，嵌縫料為15-25mm，攤鋪時的平整度不大于+_15mm。

　　（二）、碾壓以“先慢后快”、“先輕后重”為原則。壓路機(jī)應(yīng)逐次倒軸碾壓，重疊寬度為三輪壓路機(jī)的二分之一后輪寬，對雙輪壓路機(jī)不應(yīng)小于30cm。碾壓前先潑水，每平方米約潑水3-4kg。碾壓自路邊開始向路中移動，路邊應(yīng)重復(fù)碾壓，避免石料向外擠動。在輕碾穩(wěn)定碾壓過程中應(yīng)隨時檢查，如發(fā)現(xiàn)有高低不平現(xiàn)象，高出處應(yīng)適當(dāng)均勻撤出粒料，低凹處應(yīng)適當(dāng)填加粒料后再行壓實(shí)。碎石層應(yīng)在嵌縫前碾壓堅實(shí)穩(wěn)定。壓實(shí)度大于95%。

　　三、基層的鋪設(shè)，一般采用水泥穩(wěn)定碎石路面基層，同樣要求從材料的控制、水泥劑量的控制、含水量的控制加以把關(guān)。

　�。ㄒ唬�、材料控制上，水泥質(zhì)量是關(guān)鍵，施工時應(yīng)選取初凝時間3h以上，終凝時間較長（大于6h)、標(biāo)號較低的水泥，不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及一手超編制的水泥。

　�。ǘ�）、水泥劑量控制，水泥劑量太小，水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度則不能滿足承載力要求，水泥劑量太大，既浪費(fèi)材料又會使基層產(chǎn)生裂縫，對面層構(gòu)成局部破壞，所以水泥用量應(yīng)控制在經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)上。

　�。ㄈ�）、含水量的控制，當(dāng)水泥穩(wěn)定碎石中的含水量較小，混合料不但難以碾壓成型，而且造成水泥的物理、化學(xué)反應(yīng)不全面而造成結(jié)構(gòu)難以形成，造成板體松散，沿線各施工單位由于原材料的差異，其重型擊實(shí)試驗(yàn)得出的最佳含水量值差別較大，不過一般在6.5%~8.5%之間，個別在9%以上，所以施工時應(yīng)該通過試驗(yàn)得到較為準(zhǔn)確的最大干密度和最佳含水量，確保施工壓實(shí)度。

　　最后，水泥穩(wěn)定基層一定要堅持7天養(yǎng)生，28天正常養(yǎng)護(hù)，只有這樣才能確保穩(wěn)定層的質(zhì)量要求，杜絕路面裂縫的產(chǎn)生。

　　四、面層是路面的核心，它充當(dāng)混凝土路面抗折強(qiáng)度要求的角色，也就是說面層混凝土的質(zhì)量是水泥混凝土路面是否產(chǎn)生裂縫的又一主要原因，面層混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因有沉降裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫、施工裂縫等四種。

　　（一）、沉降是混凝土特性之一，完全避免是不可能的。但沉降有一定限度，隨著各粒子間的相互接觸，水泥漿的逐步凝結(jié)，將導(dǎo)致沉降停止。沉降量與單位用水量成正比。即單位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。為防止和減少沉降裂縫，應(yīng)該做到在保證混凝土和易性的條件下，降低混凝土的單位用水量，使用干硬性混凝土；選擇在沉降結(jié)束以前快速硬化，而又不失去粘結(jié)力的水泥和外加劑。施工良好震搗，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少混凝土沉降。

　�。ǘ�）、混凝土的干燥收縮也是混凝土特性之一，正是因?yàn)檫@一特征，能使混凝土密實(shí)，提高混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過一定程度就會產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫的產(chǎn)生與使用材料、配合比、板塊尺寸、養(yǎng)護(hù)條件、外加劑等有密切關(guān)系，水泥標(biāo)號越高，收縮越大；礦渣水泥比普通水泥收縮大；級配骨料粒徑越小，收縮愈大；生產(chǎn)干縮裂縫危害的機(jī)會就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務(wù)是消除一切可能誘導(dǎo)“干裂”產(chǎn)生的因素。主要做到：首先根據(jù)不同氣候條件，選用合理級配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等，從減少干縮率，來防止干縮裂縫。其次嚴(yán)格施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，及時采用涼棚或其它遮蓋物，將混凝土覆蓋起來，避免風(fēng)吹干燥，日光直接照射，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期后，注意養(yǎng)生。最后控制外加劑的摻配量，外加劑的摻配量對混凝土干縮率有一定影響，因此，摻配外加劑前應(yīng)對干縮率作試驗(yàn)后，再確定是否摻配和摻配量。

　�。ㄈ�）、溫度裂縫的常見橫向裂縫、縱向裂縫、板中裂縫、板邊裂縫等現(xiàn)象，對于溫度裂縫，應(yīng)該樹立以防為主的思想。在施工管理的過程中，主要做到：混凝土單位骨料用量愈大，其熱膨脹系數(shù)愈小。水泥漿含量愈多，則混凝土膨脹系數(shù)愈大。因此，合理選擇級配，采用水化熱較低水泥，減少水泥及用水量，降低混凝土膨脹值，是防止溫度裂縫的主要途徑；施工管理中，應(yīng)注意人工降溫措施，對表層混凝土采取保溫保濕防護(hù)措施，減少溫度變形；對于大面積混凝土路面施工，應(yīng)該做到及時鋸縫，這是防止溫度裂縫的有效措施。

　�。ㄋ模�、施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)生的裂縫。主要原因有震搗不夠，拆摸過早，因而引起混凝土表面和邊部開裂；另外在不中斷交通的情況下，分邊施工，先期施工的混凝土板塊通車后，影響新澆筑的板塊，產(chǎn)生震動裂縫。對防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個純技術(shù)問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴(yán)格加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，正確執(zhí)行施工技術(shù)操作規(guī)程，因施工因素產(chǎn)生的裂縫是可以防止和避免的。

　　五、路肩的施工往往是最容易忽略的問題，路肩的主要作用有：保護(hù)行車道等主要結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；為發(fā)生機(jī)械故障或遇到緊急情況的車輛需要臨時停車提供位置；提供側(cè)向余寬，有利于安全，增加舒適感；可供行人、自行車通行；為設(shè)置路上設(shè)施提供位置；作為養(yǎng)護(hù)操作的工作場地；在不損壞公路構(gòu)造的前提下，也可作為埋設(shè)地下設(shè)施的位置；改善挖方路段的彎道視距，增進(jìn)交通安全，使雨水能夠在遠(yuǎn)離行車道的位置排放，減少行車道雨水滲透，減少路面損壞。路肩結(jié)構(gòu)層同路面結(jié)構(gòu)盡可能保持一致，消除“擋坎”現(xiàn)象，或路肩基層材料采用透水性材料，并在根據(jù)需要在路肩增設(shè)排水管；通常采用密級配粒料或其它材料做成不透水基層，在路肩下設(shè)置橫向盲溝，將水沿面板和基層界面通過路肩排出路基外。

　　六、路面排水處理的好壞，直接關(guān)系到路基結(jié)構(gòu)層的壽命，路面面層在實(shí)際使用過程中的損壞過程可歸納為：沖刷~起泥~脫空~破壞。由于大量的路表水通過路面的接縫、裂縫及其外側(cè)邊緣滲入路面結(jié)構(gòu)層中，路面在車輪的荷載作用下，面層與基層之間會產(chǎn)生高壓水流，從而侵蝕基層表面，這就是沖刷作用（據(jù)有關(guān)資料介紹，在沖刷過程中，排出的水流速度可達(dá)5~8m/s）。含有從基層內(nèi)沖刷出的細(xì)料成分壓力水，從路面面板中接縫、裂縫處噴濺出，這就形成了起泥。一旦起泥現(xiàn)象出現(xiàn)，面板就會局部失去基層的支承作用而形成脫空，勢必顯著增加板內(nèi)的荷載應(yīng)力，隨車輪荷載和環(huán)境因素的反復(fù)作用，使脫空區(qū)擴(kuò)大，板的支承條件惡化，導(dǎo)致面板產(chǎn)生斷裂及錯臺，嚴(yán)重者發(fā)展在破碎板及沉陷。

　　 地表水滲入結(jié)構(gòu)層內(nèi)，應(yīng)能及時排出路外，以免滯留產(chǎn)生沖刷作用，若條件合適的話，可在基層頂面設(shè)置1cm的下封層，以防止路表水下滲后侵蝕基層；盡可能提高結(jié)構(gòu)層密實(shí)度和平整度、橫坡，以減少路表水的下滲；路面底基層采用級配碎石或級配砂礫等透水性材料時，宜采用全寬施工，使?jié)B入結(jié)構(gòu)層的水能夠順利排出路基外，減少對路基的破壞；重視水泥混凝土面層接縫的設(shè)計和施工，減少路表水向結(jié)構(gòu)層的滲透。

　　綜合以上分析，水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因是多方面，我們在設(shè)計施工過程中應(yīng)注意每個環(huán)節(jié)的控制，從路基、墊層、基層、面層、路肩、路面排水等六個方面加以控制把關(guān)，只有這樣，才能提高路面的使用性能和使用壽命。

　　參考資料：

　　1、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》

　　2、《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》