水泥混凝土路面早期裂缝的原因及防治.doc
兰斌
摘 要：该文是笔者根据自己多年的公路工程施工和监理实践经验，在经过大量的调查研究和查阅资料后，对目前公路工程中水泥混凝土路面上出现的最为普遍的病害——裂缝进行研究，从设计、施工、材料三个方面深入分析了产生裂缝的原因，系统的提出了切实可行的裂缝预防措施，对水泥混凝土路面的设计、施工和监理工作有现实的指导意义。
关键词：水泥混凝土路面 裂缝原因 预防
中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0069-02
近年来，我国公路建设一直持续高速发展，其中出现了大量的水泥混凝土路面，这对当地的群众出行和经济建设发挥了重要作用。可笔者发现修成时间不长的水泥混凝土路面上出现了不同程度的裂缝，且裂缝有发展蔓延的趋势。而水泥混凝土路面一旦出现裂缝，则基本可以视为破坏，修补困难，费时费力费钱，还效果不佳。所以笔者结合工作实际，经过细致调查研究后，对裂缝产生的原因进行了系统深入地分析，提出了预防裂缝的可行措施，希望能对水泥混凝土路面的设计、施工和监理工作有所启迪。
1 裂缝原因分析
1.1 设计不科学
（1）路基设计不科学。路基设计中出现的问题有区域地质和水文调查不详尽，设计依据有偏差；路基填土高度不够，水的影响较大；路基填料不合适以及设计强度不足，难以承受上部荷载等。
（2）基层设计不科学。这方面设计中经常出现基层设计厚度不足，解决不了水稳性或防冻的问题；没有足够的强度、刚度，且不符合断面正确，表面平整；选料不当不能起到透水或均匀受力的作用，下层强度降低导致面板因受力不均匀而出现裂缝等。
（3）面板设计不科学。一是水泥混凝土面板设计强度不足，没有充分考虑交通发展的趋势，在接缝及边角等薄弱处没有设置补强钢筋等。二是面板厚度不足，无法承受车辆荷载产生的应力时，面板就会出现断裂。三是排水不畅形成积水下渗，路基被水浸泡，承载力下降，面板随路基变形而裂缝。
1.2 施工不规范
（1）面层施工不规范。一是混凝土搅拌不充分或超时，运距过大，振捣不充分，造成混凝土分层离析，强度不均匀，硬化后出现收缩裂缝。二是混凝土拌和时温度过高，加上水泥反应时放出的水化热，使混凝土拌合物的温度很高，在硬化过程中收缩变形加大，导致裂缝形成。三是因停电、机械故障、运输受阻、停工待料等原因使混凝土浇注作业中断，在浇注时未按施工缝处理，新旧混凝土由于收缩不一致会形成裂缝。四是养生不及时或养生方法不得当。尤其是在夏季高温的不利条件下，没有及时覆盖养生，而导致干缩裂缝，或洒水次数少、没有專人进行养生作业等。五是切缝不及时。由于机具故障、操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度过大，造成混凝土内部应力集中，在混凝土面板的薄弱处形成贯穿裂缝。
（2）路基、基层施工不规范。一是由于填土厚度过大、压路机选择不当、碾压遍数不够、对翻浆没有彻底处理等导致压实度不合格。二是因标高控制不严格造成路面下承层厚度不一致，或由于平地机司机操作技术不过硬造成下承层不平整。三是软弱部位处理不严格。在软弱地基、半填半挖结合处，新老路基连接处，要提高压实度标准并进行特殊加固，否则都会发生不均匀沉降，导致混凝土路面开裂。四是基层暴露时间过长或没有及时洒水养生，使上层混凝土拌合物中的水分下渗被基层吸收，使下部混凝土变得疏松，强度下降，导致裂缝。
1.3 材料不合格
（1）原材料不合格。一是水泥不合格。地方上小厂家生产的水泥，质量不过关，水泥安定性、强度及细度不达标；没有使用道路水泥或抗折强度高的水泥品种。二是粗细集料不合格。砂石含泥量及有机质含量超标，水泥混凝土中水泥与石子表面粘结不良而产生初期开裂。砂子过细以及砂石的级配不符合规范也会导致水泥混凝土路面裂缝。三是外加剂存在问题。施工单位往往存在不能针对现场施工的实际需要，合理正确地使用外加剂；或掺量不准确、掺加方法不恰当等，没有起到作用，反而导致面板开裂。
（2）混凝土配合比不恰当。一是水泥用量偏小或偏大。水泥用量偏大，会导致混凝土产生较大的收缩而裂缝，偏小的水泥用量也会使混凝土因强度不足而发生裂缝。二是拌和比例不准确。集料长期暴晒或下过雨后，没有根据实际含水量及时调整加水量；加料时图省事，不采用电子秤称量或拌和设备称量系统出问题等。三是加水量过大。为了方便拌和及振捣方便，施工中常因加水过多导致水灰比较高，偏大的水灰比，增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，水分流失后引起体积收缩裂缝。
2 裂缝预防措施
2.1 设计要科学
（1）路基要稳定。要根据当地的地理位置、地形、地质和水文情况，特别是交通量组成、车辆类型以及当地材料供应情况，提出符合当地实际以及发展趋势的轴载等设计参数，使材料组成、路基填料、碾压方案满足要求，确保科学完善的排水系统，保证工后沉降符合要求，路基始终处于稳定状态。保证路基最小填土高度，使路基始终处于干燥或中湿状态。路基填料选择强度高、透水好的砂性土，且压实度设计标准必须符合设计规范要求。
（2）基层要坚实。基层设计必须具有足够的刚度、强度和稳定性，并且断面正确，表面平整，水泥混凝土路面基层的最小厚度定为18 cm，实际设计中可根据交通量的大小、车辆构成、材料性质，通过计算科学增加。基层选料和层厚符合要求，能起到排水与防冻作用，目前普遍采用水泥稳定类材料、天然砂砾较多；基层施工时严格控制填料厚度，松铺厚度不超过30 cm，压实度符合规范要求。
（3）面板强度要高。根据实际需要，从混凝土的组成，如水灰比、含砂率及集料级配等方面优化设计，采用足够的强度等级，以确保水泥混凝土面板的承载力。水泥混凝土面板厚度设计符合要求，且根据交通量及车型调整，使混凝土路面面板始终能处于稳定受力状态。
2.2 施工要规范
（1）路基施工要规范。一是路基压实要求一定要达到规定的压实度标准和弯沉值，特别是构造物附近及边角部位更应加强，以保证路基有足够的、均匀的强度。二是对于半填半挖结合处、软弱土基、陷穴、滑坡等路段，要做特殊处理，重点控制。三是排水设施要质量过硬，能及时通畅地排水，消除地表水、地下水对路基稳定的影响。
（2）基层施工要规范。基层一般采用水泥稳定类或砂砾类材料，要严格控制材料强度，增加水稳性；要严格把关制度，确保基层厚度均匀一致，保持强度的均匀；要严控质量自检，保证基层的密实度；要严格控制基层顶面标高、平整度、横坡，按水泥混凝土路面平整度要求控制基层平整度，对于标高不足的基层应坚决返工重做，禁止采用抛撒松散基层材料填补标高的方法；要加强基层养护工作，保持基层湿润并及时浇筑水泥混凝土面板。
（3）混凝土面板施工要规范。一是根据搅拌机械操作规程准确控制拌和时间；运输道路要平坦、不能颠簸，运输距离不能太长；振捣应均匀密实，避免漏振或超振，防止水泥混凝土离析而导致裂缝。二是施工前，要仔细检查发电机、振动梁、运输车辆等机具设备，确保其完好。现场要有备用机具，严禁使用故障机械施工。三是面板浇筑完成后要避免阳光直射，要覆盖草帘养生、及时洒水，防止因暴露时间长产生干缩裂缝。养生期间封闭交通，严格禁止人车通行，养生由专人负责，养生期间每天定时洒水。四是在面板容易裂缝的薄弱处（如接缝、边角）设置钢筋，按施工现场气温及实验室确定的最早切缝时间，采用多台切缝机同时作业，严格控制切缝深度，及時切缝。
2.3 材料要严格把关
（1）原材料要严格把关。严格验收程序，进料前由实验室抽样并检测合格，杜绝不合格原材料进入施工现场。对于安定性差、游离氧化钙超标、强度不足及细度不合格的水泥禁止使用；要采用大厂家利用旋窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥。集料含泥量超标、级配不符合要求、有机质含量超标要更换料源，选择合格的材料，或认真冲洗、掺配至达到要求方可使用。科学准确使用外加剂，施工单位应该针对现场施工的实际需要，准确使用外加剂，通过试配，找出最佳掺量，运用恰当的掺加方法，精心施工。
（2）配合比要严格把关。按混凝土配合比准确配料，水泥用量要精确称量，误差值控制在1%以内。集料的含水量要及时实验取得，计算适宜的用水量，保持水灰比准确；外加剂误差控制在1%以内；对水泥混凝土拌和工人要进行技术交底，明确责任，集料称量误差控制在3%以内。混凝土运输距离不能过长，道路要平整，浇筑振捣要规范操作，防止出现离析导致裂缝。
3 结语
公路工程中水泥混凝土路面出现裂缝的原因很多，但系统归纳起来，就是设计、施工、材料三个方面，要切实可行的预防裂缝的产生，我们也只有从这三个方面入手进行主动预防控制。只有这样，才能确保公路工程中水泥混凝土路面的建设质量和使用寿命，才能使其更好地为人民群众的出行服务，为社会主义各项事业的建设和发展服务。
参考文献
[1] JTGTF30-2014，公路水泥混凝土路面施工技术细则[M].人民交通出版社，2014.
[2] JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范[M].人民交通出版社，2003.
[3] JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面设计规范[M].人民交通出版社，2002.
