水泥混凝土路面裂縫成因和防治
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[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、維修養(yǎng)護(hù)費用少、抗磨耗、能力強、能見度好、能源消耗少等優(yōu)點。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。砼的早期抗拉強度較低，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，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、堅實、抗變形能力強、整體性好。如果路基壓實時局部未達(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)重的會產(chǎn)生斷板。另外，如果地下水位過高，地質(zhì)條件差，路基含水過高，會使路基強度降低，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)力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產(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)號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。
砂石材料中若有過量的泥土和石粉，會削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強度，在使用時容易產(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，在施工時便容易產(chǎn)生裂縫。
砂石料的級配不合理使抗折強度降低，因為不同級配的混合料其抗折和抗壓強度有較大的差異。
砂偏細(xì)會引起水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂粒總表面積越大，這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面，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，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著時間的推移，其強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切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了混凝土某一局部的初期極限抗拉強度，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，則在傳力過程中會將混凝土頂破，從而形成裂縫。
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(5) 混凝土的養(yǎng)護(hù)對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。混凝土澆筑成型后，逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對濕度較小時，混凝土中水分就會不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養(yǎng)護(hù)不及時，就會造成頂面失水快，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，使混凝土強度不能正常發(fā)展，也是引起斷板和裂縫的原因。
(6) 施工機械設(shè)備的影響。由于機械設(shè)備故障使混凝土的澆筑工作無法連續(xù)進(jìn)行，會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 過早開放交通
在混凝土尚未達(dá)到設(shè)計強度就提前開放交通，此時混凝土承受不了外界荷載的作用力，當(dāng)這一作用力超過了荷載的臨界狀態(tài)時，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度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強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)號的混凝土。
(2) 采用碎石配制混凝土。因為采用碎石配制的混凝土的極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40mm．在高等級公路中不超過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)具有較高的強度、較高密實度和較好的水穩(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、分層測試。每層的壓實厚度、壓實度、平整度及路拱都要滿足設(shè)計要求和規(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，選擇合適的集料級配和砂率；二要在混凝土路面澆注后及時用潮濕材料覆蓋，防止強風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。
(2) 及時切縫很重要。實踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時間對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)整切縫時間1。
(3) 加適當(dāng)?shù)耐饧觿?。一般來說，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．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
形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設(shè)計、施工、使用過程中的不足，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。施工時只要嚴(yán)把材料關(guān)、工序關(guān)、工藝關(guān)，抓好基層強度、混凝土的配合比設(shè)計、切縫的時間和深度以及養(yǎng)護(hù)等各個環(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。
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
[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、維修養(yǎng)護(hù)費用少、抗磨耗、能力強、能見度好、能源消耗少等優(yōu)點。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。砼的早期抗拉強度較低，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，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、堅實、抗變形能力強、整體性好。如果路基壓實時局部未達(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)重的會產(chǎn)生斷板。另外，如果地下水位過高，地質(zhì)條件差，路基含水過高，會使路基強度降低，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)力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產(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)號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。
砂石材料中若有過量的泥土和石粉，會削弱水泥的膠結(jié)力，延緩水泥硬化，降低混凝十的強度，在使用時容易產(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，在施工時便容易產(chǎn)生裂縫。
砂石料的級配不合理使抗折強度降低，因為不同級配的混合料其抗折和抗壓強度有較大的差異。
砂偏細(xì)會引起水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下，粒徑越小，砂粒總表面積越大，這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面，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，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著時間的推移，其強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切縫形成人造縮縫，以致板體收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了混凝土某一局部的初期極限抗拉強度，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，則在傳力過程中會將混凝土頂破，從而形成裂縫。
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(5) 混凝土的養(yǎng)護(hù)對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。混凝土澆筑成型后，逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對濕度較小時，混凝土中水分就會不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，如果養(yǎng)護(hù)不及時，就會造成頂面失水快，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，使混凝土強度不能正常發(fā)展，也是引起斷板和裂縫的原因。
(6) 施工機械設(shè)備的影響。由于機械設(shè)備故障使混凝土的澆筑工作無法連續(xù)進(jìn)行，會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 過早開放交通
在混凝土尚未達(dá)到設(shè)計強度就提前開放交通，此時混凝土承受不了外界荷載的作用力，當(dāng)這一作用力超過了荷載的臨界狀態(tài)時，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度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗壓強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)號的混凝土。
(2) 采用碎石配制混凝土。因為采用碎石配制的混凝土的極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40mm．在高等級公路中不超過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)具有較高的強度、較高密實度和較好的水穩(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、分層測試。每層的壓實厚度、壓實度、平整度及路拱都要滿足設(shè)計要求和規(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，選擇合適的集料級配和砂率；二要在混凝土路面澆注后及時用潮濕材料覆蓋，防止強風(fēng)和烈日暴曬。尤其在炎熱季節(jié)施工時，應(yīng)澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。
(2) 及時切縫很重要。實踐證明，適當(dāng)?shù)那锌p時間對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)整切縫時間1。
(3) 加適當(dāng)?shù)耐饧觿?。一般來說，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．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
形成混凝土路面裂縫的原因有很多，包括設(shè)計、施工、使用過程中的不足，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。施工時只要嚴(yán)把材料關(guān)、工序關(guān)、工藝關(guān)，抓好基層強度、混凝土的配合比設(shè)計、切縫的時間和深度以及養(yǎng)護(hù)等各個環(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。
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