水泥砼路面裂缝成因与防治
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作者: 郑 杰
[摘要]裂缝是水泥砼路面的主要病害之一，该文结合日常水泥路面施工、养护过程中产生各种裂缝的原因进行分析并对其防治方法作了探讨。
[关键词] 水泥砼路面 裂缝 成因 防治
水泥砼路面具有刚度大、承载力强、耐久性好、使用寿命长、养护费用低等优点，近年来被广泛地应用于各种等级公路，但是随着交通量日益增长和修建数量的增多，也出现各种病害，其中裂缝是主要病害之一，因此进行水泥路面裂缝原因分析及整治方法探讨，对提高水泥砼路使用寿命是很有必要的。
1 路面产生裂缝的主要原因
1.1 早期裂缝
水泥砼路面早期裂缝是指未开放交通之前所产生的裂缝。早期裂缝根据其成因与外部条件影响可分为沉降裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、施工裂缝。
1.1.1 沉降裂缝
砼浇筑后，水泥和骨料自然下沉，同时引起泌水，在下沉过程中，如果受到模板移动、基础沉降，钢筋或其他预埋件等局部阻碍影响，该处砼产生拉应力和剪应力，该处应会产生沉降裂缝。例如，在潭苏线水泥路面工程施工过程中5K+200-5K+300路段就出现这种裂缝。
1.1.2 干缩裂缝
水泥硬化过程中，水分同时散失，水泥浆体收缩，随着浆体收缩变形产生拉应力，当拉应力大于砼抗拉强度而产生干缩裂缝。裂缝主要特征是：表面开裂交错，与发丝相似。冬季或夏季施工养护不及时，造成砼表面水分蒸发速度超过泌水速度时就会产生干缩裂缝，如果砂率过大，石料含泥量过多或采用干缩较大的水泥也都会造成砼收缩过大而导致干缩裂缝。例如，在墓竹线水泥路面施工过程1K+300-1K+350路段就发现这种现象。
1.1.3 温度裂缝
水泥砼具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。在平潭娘宫到城关改造工程5K+030-5K+080路段水泥路面施工中，为赶工期，夏季白天施工就发生此类裂缝。
1.1.4 施工裂缝
施工裂缝主要有以下几个方面原因：
（1）震捣不够，拆模过早，因而引起砼表面和边部开裂。例如流大线水泥路面工程3K+100-3K+150路段。
（2）边通行边施工路段，先期施工的砼板通车后，影响新浇筑板块，产生震动裂缝。例如上流线水泥路面工程1K+030-1K+050路段。
（3）砼路面施工要掺入一定量的外加剂，外加剂质量不合格，就会出现早凝、离析、有害物等问题，引起砼路面裂缝。
（4）运输影响。运输距离、时间过长使砼发生离析，造成施工和易性差，影响振捣效果，导致砼面板开裂。例如，竹跨线水泥路面施工过程中2K+160-220路段因运输路途长，上下坡频繁，导致砼发生离析，出现砼板裂缝。
1.2 后期裂缝
相对于早期裂缝而言，后期裂缝是指开放交通后所产生的裂缝。
1.2.1 行车荷载破坏
水泥路面设计时路面应力计算假定最不利荷载作用位置是在板中央、板角或板边缘中间位置。因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间及四角上面45°斜线位置。平潭娘苏线3K+100-3K+120水泥路面工程就因行车荷载破坏产生裂缝。
1.2.2 基层强度不足
基层塑性变形过大，使水分浸入基层，反复作用就使底板出现脱空现象而促成水泥砼路面裂缝。例如，平白线4K+400-4K+600路段基层强度不足，促使水泥路面开裂。
1.2.3 路基沉降
高填方路堤，自然沉降，桥头沉降，软基处理不彻底及填挖分界处导致不均匀沉降，经行车荷载反复作用，引起砼面板裂缝。例如，104国道闽安桥头路段，原桥头没有设置搭板且位于高填方路段，造成路基沉降引起桥头砼路面裂缝。
1.2.4 养护不到位
路面排水不畅、地下水位上升到使路基承载力下降，导致路面开裂，胀、缩缝没有及时清理更换，使砼路面纵向伸缩受限，使路面板挤压变形产生裂缝。例如，北敖线5K+600-5K+650路段水泥路面因养护不到位，没有及时清灌缝，夏季高温时砼面板挤压变形产生裂缝。
2 防治措施
通过多年对砼路面产生裂缝原因分析与防治效果的跟踪，主要采取以下方法防治：
2.1 早期裂缝防治
2.1.1 沉降裂缝防治
沉降是砼的特性之一。但沉降是有一定限度的，随着各粒子间相互接触，水泥浆逐步凝结，将致使沉降停止，沉降量与单位用水量成正比，防止和减少沉降裂缝的主要措施有：
（1）在保证砼和易性和条件下，降低砼单位用水量；
（2）选择在沉降结束以前快速硬化，而又不失去粘结力的水泥和外加剂；
（3）严格控制震捣工艺，清除因泌水产生的水膜而减少砼沉降。
2.1.2 干缩裂缝防治
（1）根据不同气温条件，选用合理集料级配，正确选用水泥、石料、砂率、用水量、外加剂等；
（2）防止水分过分蒸发，砼振捣后，及时采用土工布等遮盖物，避免风吹日照，并且加强养护；
（3）不同外加剂及剂量将直接影响砼干缩率，因此要严格通过试验确定外加剂的掺量。
2.1.3 温度裂缝防治
（1）砼单位骨料用量愈大，其热膨胀系数愈小，水泥浆含量愈多则砼膨胀系数愈大。因此，合理选择骨料级配，采用水化热较低的水泥，降低砼膨胀量，是防止温度裂缝主要途径；
（2）在施工过程中对砼表面采取保湿防护措施，减少温度变形；
（3）大面积砼路面施工时应及时锯缝，这是防止温度裂缝的有效措施。
我们在316国道闽清段水泥路面改善工程E合同段施工过程，就是采用以上方法防止早期裂缝发生，取得了较好的效果，施工了70560m2水泥砼路面未发现早期裂缝现象。
2.2 后期裂缝防治
首先，提高设计标准，做到合理的路面结构组合，不合理的路面结构组合使路面抵抗车辆荷载和水分浸蚀的能力降低，板太簿则使板中应力上升，在地表水和汽车荷载作用下，必然导致板开裂破坏。
第二，路基应有足够长沉降时间后才能进入路面施工，减少路基不均匀沉降造成开裂，增加路面基层强度，减少因路面基层强度不足造成的路面裂缝。例如，平宏线过渡性路面改铺成水泥路面就是遵循这一原则。
第三，加强路面养护管理工作。加强水泥路面养护工作是提高路面使用性能，延长路面使用寿命的重要措施。养护的重点在于接缝和排水系统，排水系统养护主要保持路面排水系统完好，防止路基强度降低。接缝养护主要在不同季节及时填充或铲除多余填缝材料，保持接缝完好，表面平顺，当气温下降、接缝扩大有空隙时要适当地填满，以防雨水渗入基层，当气温上升、填缝材料软化挤出缝外，要将挤出的填缝材料铲除，并防止泥砂石屑或其他杂物嵌入缝内，影响砼面板正常伸缩，当水泥面板开始出现脱空现象，应立即采用板底灌浆方法进行处理。
3 结语
水泥砼路面裂缝的成因不仅与设计、施工等路面形成前环节有关，而且与路面形成后的使用养护等联系密切，因此消除水泥砼路面开裂病害，提高路面使用寿命，设计时要充分考虑适应交通量增长需要，选择合理的路面结构组合，施工时加强路基路面的基层强度控制，养护时注意接缝和排水系统的养护，这些方面的工作都做到位，才完全有可能实现水泥砼路面无裂缝病害。
参考文献
[1] 交通部. 公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）.
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