一、前言
水泥砼路面具有剛度大、承載力強、耐久性能好、可就地取材、建設(shè)使用經(jīng)濟等諸多優(yōu)點。近些年來，隨著水泥砼路面滑模攤鋪技術(shù)的日益成熟，路面機械化施工程度提高，路面平整度等質(zhì)量指標(biāo)也大幅度提高。因此，它廣泛應(yīng)用于國道、省道等高等級路面，但隨著高速公路水泥砼路面修建數(shù)量的逐年增多，在建設(shè)和使用過程中也出現(xiàn)不少問題，水泥砼路面的裂縫就是其中之一。如何減少施工早期裂縫，防止使用期間路面裂縫，提高水泥砼路面的使用壽命是大家共同關(guān)注的問題。
二、產(chǎn)生裂縫的原因
?。ㄒ唬﹥?nèi)部因素
1．行車荷載破壞：根據(jù)剛性路面設(shè)計規(guī)范，我們知道路面應(yīng)力計算假定最不利作用荷載位置在板中央、板角和板邊緣中間位置，因此，因行車荷載反復(fù)作用造成的裂縫主要集中在板底面和邊線中間、及四角上面450斜線位置。
2．溫度應(yīng)力：水泥砼具有熱脹冷縮性質(zhì)，路面板白天表面溫度高，晚上底面溫度高，上下面溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致，形成拉應(yīng)力，長期作用下形成裂縫。
3．化學(xué)作用：水泥通過水化作用形成強度，在硬化過程中釋放大量熱能。在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度每上升100C路面板每米膨脹0.01mm。據(jù)有關(guān)試驗證明，水泥水化過程中的熱能釋放是變化的，初始較緩慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12小時的水化熱溫度可達800C，使砼內(nèi)部產(chǎn)生顯著的體積膨脹，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過砼當(dāng)時的極限抗拉強度時，板塊就會產(chǎn)生橫向或縱向裂縫。
4．堿骨料反應(yīng)：砼中的骨料約束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；有些水泥在生產(chǎn)過程中，有時會出現(xiàn)一些過燒的CaO和MgO，它們的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體膨脹、開裂甚至出現(xiàn)網(wǎng)裂。
5．干縮裂縫：水泥硬化過程中，水份散失的同時，水泥漿體收縮，當(dāng)收縮變形與砼本身的抗拉應(yīng)變和徐變應(yīng)變不相適應(yīng)時，就會產(chǎn)生干縮裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因有砼的單位用水量、骨料粒徑、細粒料含量等諸多因素，但主要是單位用水量。
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1．切縫不及時：主要表現(xiàn)為施工中切縫時間難以控制，切縫不及時，溫度應(yīng)力大于相應(yīng)時間路面抗拆強度，導(dǎo)致路面出現(xiàn)橫向裂縫。
2．計量不準(zhǔn)：現(xiàn)在高速公路施工中的砼攪拌一般都采用電子計量的大型拌和站，各種材料的稱量精度都有保證。但是，如果施工經(jīng)驗不足，不根據(jù)施工環(huán)境變化及時調(diào)整施工配合比。在加水量的控制上，死搬設(shè)計配合比，沒有根據(jù)施工現(xiàn)場風(fēng)力、溫度、運輸距離等因素及時調(diào)整，致使施工水灰比時大時小，形成砼強度的差異，使早期裂縫機率增大。
3．外加劑因素：砼路面施工中一定要摻加外加劑，但如果摻加了不合格的外加劑，砼就會出現(xiàn)早凝、慢凝、離析、有害物等問題，直接影響砼的質(zhì)量。
4．運輸?shù)挠绊懀哼\輸距離、時間過長使砼在運輸途中發(fā)生“離析”、造成施工和易性差，影響振搗效果，導(dǎo)致砼板塊發(fā)生早期裂縫的概率大大增加。
5．漏振或振動不夠：攤鋪機施工過程中振動器損壞還繼續(xù)施工，使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的強度，使路面發(fā)生裂縫或斷板。
6．氣溫變化：施工中有時氣溫突然變高或變低，甚至輔以刮大風(fēng)，造成砼中水份失去過快，形成表面網(wǎng)裂。汕梅高速公路K96+250處，因中午氣溫過高，施工時未采用防護措施，路面攤鋪過后不到4小時就發(fā)生連續(xù)11塊路面板網(wǎng)裂；K93+420處施工時下午刮大風(fēng)，在路面成型后2個小時就有兩處網(wǎng)裂。如果施工期間夜間有寒流，不采取加蓋保溫措施的話，那么第二天肯定有斷板。
7．養(yǎng)生不及時、不充分：砼中硬化過程中失去的水分未能得到及時補充，使砼產(chǎn)生干縮變形發(fā)生早期裂縫。
8．基層問題：基層塑性變形量過大，使水分浸入基層，反復(fù)作用就會使底板出現(xiàn)脫空現(xiàn)象而促成水泥砼路面裂縫、斷板。
9．路基問題：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；橋頭沉降；軟基處理不徹底等諸因素導(dǎo)致不均勻沉降。經(jīng)行車荷載反復(fù)作用，導(dǎo)致砼板裂縫、斷板。
10．養(yǎng)護問題：表現(xiàn)在排水不暢、地下水位上升致路基承載力下降而破壞路面；脹、縮縫長期不清理更換，限制了砼路面的縱向變形功能，致路面板擠壓變形破壞。
三、預(yù)防措施
針對路面產(chǎn)生裂縫的原因，結(jié)合有關(guān)資料及筆者的經(jīng)驗和思考，可以采取下述預(yù)防措施。
（一）設(shè)計方面
1．提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，高速公路的車流量正以每年兩位數(shù)的速度高速增長，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也要相應(yīng)提高。有條件的地方盡量選用連續(xù)配筋砼路面增強砼的強度。以解決大交通量、重載車多的問題。也可以推廣高抗拉強度砼路面、鋼纖維砼路面和貧水泥砼路面等新技術(shù)、新工藝，解決砼路面的裂縫問題。
2．從設(shè)計上要求路基足夠長的沉降時間后才能進行路面施工，減少路基不均勻沉降造成的裂縫、斷板；增加路面基層強度，可以采用諸如碾壓砼等新工藝，減少因路面基層因素造成的路面裂縫。
（二）施工方面
1．高度重視配合比設(shè)計，選擇合適的配合比。施工過程中除嚴(yán)格計量外，根據(jù)施工環(huán)境、及時調(diào)整含水量，保持施工塌落度基本穩(wěn)定，防止溫度裂縫。
2．使用合格、性能穩(wěn)定的緩凝引氣減水劑，減少用水量、增加施工和易性以保證工作時間。
3．使用滑模式攤鋪機進行機械化施工，以保證砼路面平整度、強度和均勻性。
4．砼做完面后盡快噴灑一層養(yǎng)護劑，防止早期收縮裂縫；在施工過程中當(dāng)天氣異常時，應(yīng)采用運輸車加蓋篷布、施工現(xiàn)場灑水降溫、夜間加蓋草袋等保溫措施；并根據(jù)砼強度增加速度，盡量早開始鋸縫工作。
5．控制水泥用量及提高砼的密實度，達到預(yù)防化學(xué)裂縫的目的。
（三）養(yǎng)護方面
1．保持排水系統(tǒng)完好，防止路基強度降低。
2．重視砼面養(yǎng)護，及時清理或更換縮脹縫材料。
3．加強早期維修，防止病害加大、擴散。
砼路面產(chǎn)生裂縫的原因還有很多，防止的方法也不止這幾點。但我們相信，只要采取必要措施，就能防止或減少路面裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。
水泥砼路面具有剛度大、承載力強、耐久性能好、可就地取材、建設(shè)使用經(jīng)濟等諸多優(yōu)點。近些年來，隨著水泥砼路面滑模攤鋪技術(shù)的日益成熟，路面機械化施工程度提高，路面平整度等質(zhì)量指標(biāo)也大幅度提高。因此，它廣泛應(yīng)用于國道、省道等高等級路面，但隨著高速公路水泥砼路面修建數(shù)量的逐年增多，在建設(shè)和使用過程中也出現(xiàn)不少問題，水泥砼路面的裂縫就是其中之一。如何減少施工早期裂縫，防止使用期間路面裂縫，提高水泥砼路面的使用壽命是大家共同關(guān)注的問題。
二、產(chǎn)生裂縫的原因
?。ㄒ唬﹥?nèi)部因素
1．行車荷載破壞：根據(jù)剛性路面設(shè)計規(guī)范，我們知道路面應(yīng)力計算假定最不利作用荷載位置在板中央、板角和板邊緣中間位置，因此，因行車荷載反復(fù)作用造成的裂縫主要集中在板底面和邊線中間、及四角上面450斜線位置。
2．溫度應(yīng)力：水泥砼具有熱脹冷縮性質(zhì)，路面板白天表面溫度高，晚上底面溫度高，上下面溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致，形成拉應(yīng)力，長期作用下形成裂縫。
3．化學(xué)作用：水泥通過水化作用形成強度，在硬化過程中釋放大量熱能。在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度每上升100C路面板每米膨脹0.01mm。據(jù)有關(guān)試驗證明，水泥水化過程中的熱能釋放是變化的，初始較緩慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12小時的水化熱溫度可達800C，使砼內(nèi)部產(chǎn)生顯著的體積膨脹，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過砼當(dāng)時的極限抗拉強度時，板塊就會產(chǎn)生橫向或縱向裂縫。
4．堿骨料反應(yīng)：砼中的骨料約束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；有些水泥在生產(chǎn)過程中，有時會出現(xiàn)一些過燒的CaO和MgO，它們的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體膨脹、開裂甚至出現(xiàn)網(wǎng)裂。
5．干縮裂縫：水泥硬化過程中，水份散失的同時，水泥漿體收縮，當(dāng)收縮變形與砼本身的抗拉應(yīng)變和徐變應(yīng)變不相適應(yīng)時，就會產(chǎn)生干縮裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因有砼的單位用水量、骨料粒徑、細粒料含量等諸多因素，但主要是單位用水量。
?。ǘ┩獠恳蛩?
1．切縫不及時：主要表現(xiàn)為施工中切縫時間難以控制，切縫不及時，溫度應(yīng)力大于相應(yīng)時間路面抗拆強度，導(dǎo)致路面出現(xiàn)橫向裂縫。
2．計量不準(zhǔn)：現(xiàn)在高速公路施工中的砼攪拌一般都采用電子計量的大型拌和站，各種材料的稱量精度都有保證。但是，如果施工經(jīng)驗不足，不根據(jù)施工環(huán)境變化及時調(diào)整施工配合比。在加水量的控制上，死搬設(shè)計配合比，沒有根據(jù)施工現(xiàn)場風(fēng)力、溫度、運輸距離等因素及時調(diào)整，致使施工水灰比時大時小，形成砼強度的差異，使早期裂縫機率增大。
3．外加劑因素：砼路面施工中一定要摻加外加劑，但如果摻加了不合格的外加劑，砼就會出現(xiàn)早凝、慢凝、離析、有害物等問題，直接影響砼的質(zhì)量。
4．運輸?shù)挠绊懀哼\輸距離、時間過長使砼在運輸途中發(fā)生“離析”、造成施工和易性差，影響振搗效果，導(dǎo)致砼板塊發(fā)生早期裂縫的概率大大增加。
5．漏振或振動不夠：攤鋪機施工過程中振動器損壞還繼續(xù)施工，使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的強度，使路面發(fā)生裂縫或斷板。
6．氣溫變化：施工中有時氣溫突然變高或變低，甚至輔以刮大風(fēng)，造成砼中水份失去過快，形成表面網(wǎng)裂。汕梅高速公路K96+250處，因中午氣溫過高，施工時未采用防護措施，路面攤鋪過后不到4小時就發(fā)生連續(xù)11塊路面板網(wǎng)裂；K93+420處施工時下午刮大風(fēng)，在路面成型后2個小時就有兩處網(wǎng)裂。如果施工期間夜間有寒流，不采取加蓋保溫措施的話，那么第二天肯定有斷板。
7．養(yǎng)生不及時、不充分：砼中硬化過程中失去的水分未能得到及時補充，使砼產(chǎn)生干縮變形發(fā)生早期裂縫。
8．基層問題：基層塑性變形量過大，使水分浸入基層，反復(fù)作用就會使底板出現(xiàn)脫空現(xiàn)象而促成水泥砼路面裂縫、斷板。
9．路基問題：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；橋頭沉降；軟基處理不徹底等諸因素導(dǎo)致不均勻沉降。經(jīng)行車荷載反復(fù)作用，導(dǎo)致砼板裂縫、斷板。
10．養(yǎng)護問題：表現(xiàn)在排水不暢、地下水位上升致路基承載力下降而破壞路面；脹、縮縫長期不清理更換，限制了砼路面的縱向變形功能，致路面板擠壓變形破壞。
三、預(yù)防措施
針對路面產(chǎn)生裂縫的原因，結(jié)合有關(guān)資料及筆者的經(jīng)驗和思考，可以采取下述預(yù)防措施。
（一）設(shè)計方面
1．提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，高速公路的車流量正以每年兩位數(shù)的速度高速增長，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也要相應(yīng)提高。有條件的地方盡量選用連續(xù)配筋砼路面增強砼的強度。以解決大交通量、重載車多的問題。也可以推廣高抗拉強度砼路面、鋼纖維砼路面和貧水泥砼路面等新技術(shù)、新工藝，解決砼路面的裂縫問題。
2．從設(shè)計上要求路基足夠長的沉降時間后才能進行路面施工，減少路基不均勻沉降造成的裂縫、斷板；增加路面基層強度，可以采用諸如碾壓砼等新工藝，減少因路面基層因素造成的路面裂縫。
（二）施工方面
1．高度重視配合比設(shè)計，選擇合適的配合比。施工過程中除嚴(yán)格計量外，根據(jù)施工環(huán)境、及時調(diào)整含水量，保持施工塌落度基本穩(wěn)定，防止溫度裂縫。
2．使用合格、性能穩(wěn)定的緩凝引氣減水劑，減少用水量、增加施工和易性以保證工作時間。
3．使用滑模式攤鋪機進行機械化施工，以保證砼路面平整度、強度和均勻性。
4．砼做完面后盡快噴灑一層養(yǎng)護劑，防止早期收縮裂縫；在施工過程中當(dāng)天氣異常時，應(yīng)采用運輸車加蓋篷布、施工現(xiàn)場灑水降溫、夜間加蓋草袋等保溫措施；并根據(jù)砼強度增加速度，盡量早開始鋸縫工作。
5．控制水泥用量及提高砼的密實度，達到預(yù)防化學(xué)裂縫的目的。
（三）養(yǎng)護方面
1．保持排水系統(tǒng)完好，防止路基強度降低。
2．重視砼面養(yǎng)護，及時清理或更換縮脹縫材料。
3．加強早期維修，防止病害加大、擴散。
砼路面產(chǎn)生裂縫的原因還有很多，防止的方法也不止這幾點。但我們相信，只要采取必要措施，就能防止或減少路面裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。
