[摘要]：文章分析了水泥混凝土路面裂縫的成因，提出了相應(yīng)的防治措施，供大家參考。
[關(guān)鍵詞]：混凝土路；溫度應(yīng)力 ；水化熱
1. 前言
水泥混凝土路面具有使用壽命長(zhǎng)、維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、抗磨耗、能力強(qiáng)、能見(jiàn)度好、能源消耗少等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在城市道路上被廣泛采用。但混凝土是一種非勻質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥、水以及存留在其中的部分氣體組成，在具有一定的溫度和濕度情況下，混凝土硬化并產(chǎn)生體積變形，由于組成混凝土的材料其變形不一致，互相約束產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在骨料與水泥石粘結(jié)面之間或水泥石本身之間產(chǎn)生微細(xì)裂縫，這些裂縫既不規(guī)則，也不連貫，在外界因素影響下．還可能發(fā)展成宏觀裂縫。
2. 水泥混凝土路面裂縫成因分析
2.1 溫度應(yīng)力
混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，水泥水化熱在1～3天內(nèi)可放出熱量的50％，由于混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，形成內(nèi)外溫差，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和內(nèi)外溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。砼的早期抗拉強(qiáng)度較低，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。
2.2 干縮變形
干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。
2.3 路基基礎(chǔ)的影響
混凝土面板下的基層應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、抗變形能力強(qiáng)、整體性好。如果路基壓實(shí)時(shí)局部未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，或填筑路基的材料不符合標(biāo)準(zhǔn)，或在路基尚未完成自然沉降便急于開始水泥混凝土路面的施工，使路基產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生斷板。另外，如果地下水位過(guò)高，地質(zhì)條件差，路基含水過(guò)高，會(huì)使路基強(qiáng)度降低，承載力下降，水泥混凝土路面產(chǎn)生較大的變形荷載而導(dǎo)致裂縫。
2.4 道路基層的影響
如果基層甲整度差，導(dǎo)致混凝土面層厚度不均勻，在行車荷載及溫度翹曲應(yīng)力作用下，使路面應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫。
2.5 材料的影響
水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝結(jié)硬化時(shí)的收縮量大，使混凝土板面產(chǎn)生許多微小裂紋，在外部荷載及自然兇素作用下擴(kuò)展為裂縫。不同標(biāo)號(hào)及品種的水泥混雜使用，硬化時(shí)間及收縮量不一樣，同樣會(huì)形成裂縫。
砂石材料中若有過(guò)量的泥土和石粉，會(huì)削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強(qiáng)度，在使用時(shí)容易產(chǎn)生裂縫。
2.6 配合比的影響
水反比偏火使混合料中被水占有的空間較大，但只有其中一少部分參與水化反應(yīng)，剩余水分逐漸蒸發(fā)，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大，T縮率也越大，明顯地降低混凝土的強(qiáng)度。
水泥用量不合理使混凝 收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性，使混凝土中水泥用量越大，收縮量也越大，在施工時(shí)便容易產(chǎn)生裂縫。
砂石料的級(jí)配不合理使抗折強(qiáng)度降低，因?yàn)椴煌?jí)配的混合料其抗折和抗壓強(qiáng)度有較大的差異。
砂偏細(xì)會(huì)引起水泥用量過(guò)大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂?？偙砻娣e越大，這就需要較多的水泥來(lái)包裹砂粒表面，從而增高水泥用量，引起水泥混凝土收縮量增大。
2.7 施工因素的影響
(1) 由于操作人員不嚴(yán)格按配合比要求進(jìn)行控制，或攪拌時(shí)間不夠使混凝土攪拌不均勻，每罐混凝土配合比不均勻，使混凝土中強(qiáng)度發(fā)展和收縮量不均勻，在混凝土內(nèi)部形成有害應(yīng)力，在外力作用下會(huì)在應(yīng)力較大處開裂。
(2) 澆筑混凝土的影響。澆筑混凝土?xí)r，由于振搗不均勻，局部振搗不密實(shí)，容易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫。
(3) 切縫的影響?；炷岭S著時(shí)間的推移，其強(qiáng)度和收縮量都在增大，內(nèi)部拉應(yīng)力也相應(yīng)增大。在混凝土澆注成型后未能及時(shí)切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土某一局部的初期極限抗拉強(qiáng)度，引起該處產(chǎn)生橫向裂縫并造成應(yīng)力集中，致使裂縫迅速擴(kuò)展，使板體在較短時(shí)間里出現(xiàn)貫通全幅的裂縫。
(4) 傳力桿安裝的影響。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設(shè)計(jì)進(jìn)行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過(guò)程中會(huì)將混凝土頂破，從而形成裂縫。
(5) 混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)和防止收縮裂縫極為重要?；炷翝仓尚秃?，逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度較小時(shí)，混凝土中水分就會(huì)不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，就會(huì)造成頂面失水快，收縮迅速；底面失水慢，收縮緩慢。翹曲后則可能使混凝土面板產(chǎn)生裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)不連續(xù)，養(yǎng)生期未到就停止養(yǎng)生，使混凝土強(qiáng)度不能正常發(fā)展，也是引起斷板和裂縫的原因。
(6) 施工機(jī)械設(shè)備的影響。由于機(jī)械設(shè)備故障使混凝土的澆筑工作無(wú)法連續(xù)進(jìn)行，會(huì)在路面混凝土中形成人為施工縫，此新舊混凝土接茬處是容易產(chǎn)生裂縫的位置。
2.8 過(guò)早開放交通
在混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度就提前開放交通，此時(shí)混凝土承受不了外界荷載的作用力，當(dāng)這一作用力超過(guò)了荷載的臨界狀態(tài)時(shí)，斷板或裂縫就產(chǎn)生了。
3. 水泥混凝土路面裂縫的預(yù)防措施
3.1 提高混凝土本身的性能
水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于混凝土的極限拉伸應(yīng)變值太小，不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應(yīng)變值或抗拉強(qiáng)度值，改善路面的抗拉能力．可采取以下措施：
(1) 混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強(qiáng)度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用m2C30、C35較高標(biāo)號(hào)的混凝土。
(2) 采用碎石配制混凝土。因?yàn)椴捎盟槭渲频幕炷恋臉O限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30％左右。
(3) 控制混凝土骨料的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料配制混凝土?xí)r，可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規(guī)范》中限制骨料最大粒徑在一般公路中不超過(guò)40mm．在高等級(jí)公路中不超過(guò)35mm，甚至限制在25mm 以下。
3.2 提高基層施工質(zhì)量
水泥混凝土路面基層應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較高密實(shí)度和較好的水穩(wěn)性。因此，在路基施工中，應(yīng)嚴(yán)格按施工操作規(guī)程進(jìn)行，做到分層填筑、分層碾壓、分層測(cè)試。每層的壓實(shí)厚度、壓實(shí)度、平整度及路拱都要滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。
3.3 提高混凝土施工質(zhì)量
(1) 為了防止混凝土路面產(chǎn)生表層裂縫，一是在配制混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇合適的集料級(jí)配和砂率；二要在混凝土路面澆注后及時(shí)用潮濕材料覆蓋，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。
(2) 及時(shí)切縫很重要。實(shí)踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時(shí)間對(duì)保證混凝土的整體質(zhì)量有很大關(guān)系．切縫遲了，由于大面積混凝土約束會(huì)出現(xiàn)裂縫，擴(kuò)展后形成斷板。一般混凝土的切縫間是在拆模后12h左右(可以根據(jù)氣溫的高低適當(dāng)調(diào)整切縫時(shí)間1。
(3) 加適當(dāng)?shù)耐饧觿Ｒ话銇?lái)說(shuō)，加減水劑可以減少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發(fā)速度，減少混凝土的收縮值。
(4) 模板需涂脫模劑，使混凝土與模板之間形成一層薄膜，減少混凝土與模板問(wèn)的粘結(jié)作用。這樣不易產(chǎn)生裂縫，也便于拆模。另外，在澆注混凝土路面時(shí)．要將基層和模板澆水濕透．避免吸收混凝土中的水分。
4. 結(jié)束語(yǔ)
形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中的不足，混凝土的內(nèi)在因素及溫度變化、濕度變化、地基不均勻沉陷的影響等等。施工時(shí)只要嚴(yán)把材料關(guān)、工序關(guān)、工藝關(guān)，抓好基層強(qiáng)度、混凝土的配合比設(shè)計(jì)、切縫的時(shí)間和深度以及養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境和條件，綜合考慮，采取有效的防治措施，混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。
[關(guān)鍵詞]：混凝土路；溫度應(yīng)力 ；水化熱
1. 前言
水泥混凝土路面具有使用壽命長(zhǎng)、維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、抗磨耗、能力強(qiáng)、能見(jiàn)度好、能源消耗少等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在城市道路上被廣泛采用。但混凝土是一種非勻質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥、水以及存留在其中的部分氣體組成，在具有一定的溫度和濕度情況下，混凝土硬化并產(chǎn)生體積變形，由于組成混凝土的材料其變形不一致，互相約束產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在骨料與水泥石粘結(jié)面之間或水泥石本身之間產(chǎn)生微細(xì)裂縫，這些裂縫既不規(guī)則，也不連貫，在外界因素影響下．還可能發(fā)展成宏觀裂縫。
2. 水泥混凝土路面裂縫成因分析
2.1 溫度應(yīng)力
混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，水泥水化熱在1～3天內(nèi)可放出熱量的50％，由于混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，形成內(nèi)外溫差，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和內(nèi)外溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。砼的早期抗拉強(qiáng)度較低，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。
2.2 干縮變形
干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。
2.3 路基基礎(chǔ)的影響
混凝土面板下的基層應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、抗變形能力強(qiáng)、整體性好。如果路基壓實(shí)時(shí)局部未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，或填筑路基的材料不符合標(biāo)準(zhǔn)，或在路基尚未完成自然沉降便急于開始水泥混凝土路面的施工，使路基產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生斷板。另外，如果地下水位過(guò)高，地質(zhì)條件差，路基含水過(guò)高，會(huì)使路基強(qiáng)度降低，承載力下降，水泥混凝土路面產(chǎn)生較大的變形荷載而導(dǎo)致裂縫。
2.4 道路基層的影響
如果基層甲整度差，導(dǎo)致混凝土面層厚度不均勻，在行車荷載及溫度翹曲應(yīng)力作用下，使路面應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫。
2.5 材料的影響
水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝結(jié)硬化時(shí)的收縮量大，使混凝土板面產(chǎn)生許多微小裂紋，在外部荷載及自然兇素作用下擴(kuò)展為裂縫。不同標(biāo)號(hào)及品種的水泥混雜使用，硬化時(shí)間及收縮量不一樣，同樣會(huì)形成裂縫。
砂石材料中若有過(guò)量的泥土和石粉，會(huì)削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強(qiáng)度，在使用時(shí)容易產(chǎn)生裂縫。
2.6 配合比的影響
水反比偏火使混合料中被水占有的空間較大，但只有其中一少部分參與水化反應(yīng)，剩余水分逐漸蒸發(fā)，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大，T縮率也越大，明顯地降低混凝土的強(qiáng)度。
水泥用量不合理使混凝 收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性，使混凝土中水泥用量越大，收縮量也越大，在施工時(shí)便容易產(chǎn)生裂縫。
砂石料的級(jí)配不合理使抗折強(qiáng)度降低，因?yàn)椴煌?jí)配的混合料其抗折和抗壓強(qiáng)度有較大的差異。
砂偏細(xì)會(huì)引起水泥用量過(guò)大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂?？偙砻娣e越大，這就需要較多的水泥來(lái)包裹砂粒表面，從而增高水泥用量，引起水泥混凝土收縮量增大。
2.7 施工因素的影響
(1) 由于操作人員不嚴(yán)格按配合比要求進(jìn)行控制，或攪拌時(shí)間不夠使混凝土攪拌不均勻，每罐混凝土配合比不均勻，使混凝土中強(qiáng)度發(fā)展和收縮量不均勻，在混凝土內(nèi)部形成有害應(yīng)力，在外力作用下會(huì)在應(yīng)力較大處開裂。
(2) 澆筑混凝土的影響。澆筑混凝土?xí)r，由于振搗不均勻，局部振搗不密實(shí)，容易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫。
(3) 切縫的影響?；炷岭S著時(shí)間的推移，其強(qiáng)度和收縮量都在增大，內(nèi)部拉應(yīng)力也相應(yīng)增大。在混凝土澆注成型后未能及時(shí)切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土某一局部的初期極限抗拉強(qiáng)度，引起該處產(chǎn)生橫向裂縫并造成應(yīng)力集中，致使裂縫迅速擴(kuò)展，使板體在較短時(shí)間里出現(xiàn)貫通全幅的裂縫。
(4) 傳力桿安裝的影響。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設(shè)計(jì)進(jìn)行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過(guò)程中會(huì)將混凝土頂破，從而形成裂縫。
(5) 混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)和防止收縮裂縫極為重要?；炷翝仓尚秃?，逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度較小時(shí)，混凝土中水分就會(huì)不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，就會(huì)造成頂面失水快，收縮迅速；底面失水慢，收縮緩慢。翹曲后則可能使混凝土面板產(chǎn)生裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)不連續(xù)，養(yǎng)生期未到就停止養(yǎng)生，使混凝土強(qiáng)度不能正常發(fā)展，也是引起斷板和裂縫的原因。
(6) 施工機(jī)械設(shè)備的影響。由于機(jī)械設(shè)備故障使混凝土的澆筑工作無(wú)法連續(xù)進(jìn)行，會(huì)在路面混凝土中形成人為施工縫，此新舊混凝土接茬處是容易產(chǎn)生裂縫的位置。
2.8 過(guò)早開放交通
在混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度就提前開放交通，此時(shí)混凝土承受不了外界荷載的作用力，當(dāng)這一作用力超過(guò)了荷載的臨界狀態(tài)時(shí)，斷板或裂縫就產(chǎn)生了。
3. 水泥混凝土路面裂縫的預(yù)防措施
3.1 提高混凝土本身的性能
水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于混凝土的極限拉伸應(yīng)變值太小，不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應(yīng)變值或抗拉強(qiáng)度值，改善路面的抗拉能力．可采取以下措施：
(1) 混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強(qiáng)度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用m2C30、C35較高標(biāo)號(hào)的混凝土。
(2) 采用碎石配制混凝土。因?yàn)椴捎盟槭渲频幕炷恋臉O限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30％左右。
(3) 控制混凝土骨料的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料配制混凝土?xí)r，可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規(guī)范》中限制骨料最大粒徑在一般公路中不超過(guò)40mm．在高等級(jí)公路中不超過(guò)35mm，甚至限制在25mm 以下。
3.2 提高基層施工質(zhì)量
水泥混凝土路面基層應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較高密實(shí)度和較好的水穩(wěn)性。因此，在路基施工中，應(yīng)嚴(yán)格按施工操作規(guī)程進(jìn)行，做到分層填筑、分層碾壓、分層測(cè)試。每層的壓實(shí)厚度、壓實(shí)度、平整度及路拱都要滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。
3.3 提高混凝土施工質(zhì)量
(1) 為了防止混凝土路面產(chǎn)生表層裂縫，一是在配制混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇合適的集料級(jí)配和砂率；二要在混凝土路面澆注后及時(shí)用潮濕材料覆蓋，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。
(2) 及時(shí)切縫很重要。實(shí)踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時(shí)間對(duì)保證混凝土的整體質(zhì)量有很大關(guān)系．切縫遲了，由于大面積混凝土約束會(huì)出現(xiàn)裂縫，擴(kuò)展后形成斷板。一般混凝土的切縫間是在拆模后12h左右(可以根據(jù)氣溫的高低適當(dāng)調(diào)整切縫時(shí)間1。
(3) 加適當(dāng)?shù)耐饧觿Ｒ话銇?lái)說(shuō)，加減水劑可以減少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發(fā)速度，減少混凝土的收縮值。
(4) 模板需涂脫模劑，使混凝土與模板之間形成一層薄膜，減少混凝土與模板問(wèn)的粘結(jié)作用。這樣不易產(chǎn)生裂縫，也便于拆模。另外，在澆注混凝土路面時(shí)．要將基層和模板澆水濕透．避免吸收混凝土中的水分。
4. 結(jié)束語(yǔ)
形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中的不足，混凝土的內(nèi)在因素及溫度變化、濕度變化、地基不均勻沉陷的影響等等。施工時(shí)只要嚴(yán)把材料關(guān)、工序關(guān)、工藝關(guān)，抓好基層強(qiáng)度、混凝土的配合比設(shè)計(jì)、切縫的時(shí)間和深度以及養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境和條件，綜合考慮，采取有效的防治措施，混凝土路面的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。
