水泥砼路面断裂裂缝分析与对策

刘林长

中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号：

[摘要] ：本文就水泥砼路面断裂产生的原因进行了分析，并对防止裂缝产生的方法与对策进行了阐述。

[关键词]：砼路面 ， 裂缝，渠化作用，应力集中，原材料 ， 配合比，施工质量 ， 控制 ， 管理 ， 外加剂

[abstract] : this paper breaking reason of cement concrete road surface is analyzed, and the method to prevent cracks and countermeasures are presented in this paper.

[key words] : concrete road surface, cracks, highly channelizing effect, the stress concentration, raw material, mix, construction quality, control, management, admixtures

[前言]：水泥砼路面因其强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少、经济效益高等特点，在道路建设特别是在市政建设中采用较为普遍。但是砼路面也存在一些缺点，其中一个最大的缺点就是砼本身的破坏，即断裂和裂缝。水泥砼是由水泥、水、细骨料（砂）、粗骨料（碎石或卵石）、必要时参入化学外加剂或矿物混合料，按一定比例配合拌制而成的复合混合料。砼作为路面的主要材料，在施工过程中，或在路面使用过程中，由于人为因素或外界因素的影响，容易造成面板的这种破坏，给行车和安全带来危害，其破坏因素应该是多方面的，笔者在近几年的施工和监理工作中，以及平时对砼路面的关注，对这个问题常有思考，愿与大家作一点粗浅的探讨。

1．常见破坏原因分析

1．1 板太薄或轮载太重，行车荷载的渠化作用

早期，由于施工工艺和施工机具设备的局限，以及设计上的一些考虑，板的设计厚度和车辆荷载不相匹配，换句话说，车辆向大型化、重型化的快速发展使得板的厚度相对变小，重交通，大流量，加速了面板的破坏，设计相对较薄的板块，在超载和反复荷载的作用下，即受行车荷载的渠化作用，容易产生疲劳破坏，当形变累积到一定程度，板块就会发生断裂。

1．2 基层施工质量不合格，板底脱空而断裂

路面基层是路面的支承结构，路基塑性形变量过大，会使砼板底出现脱空现象而导致路面开裂。路基塑性形变过大主要是基于以下原因：1）施工速度过快，碾压不充分，压实度达不到要求，导致路基沉缩，见图a)；2）软弱地基未经处理，或处理不好，以致路基沉陷，见图b)；3）排水处理不当，使路基

存在饱水区，大大降低了路基的水稳定性；4）新老路基衔接不当，产生不均匀沉降，见图c)。

1．3板块划分不合理，或板的平面尺寸过大，使温度翘曲应力过大

砼路面由一定厚度的砼板块组成，它具有热胀冷缩的性质，四季的轮回，昼夜的交潜，砼板会产生不同程度的膨胀和收缩。冬季温度低，板块整体收缩，存在缺陷薄弱面的板块易被拉断；夏季温度高，当胀缝无法消化积聚的膨胀应力时，板块会拱起，在自重或外荷载作用下，导致板块断裂。白天温度高，板的顶面温度较底面温度高，这种温度差会造成板的中部隆起；夜间温度低，板的顶面温度低于底面温度，会使板的周边和角隅翘起。当板块划分不合理或平面尺寸过大时，在板内产生过大的应力，而造成板的断裂或拱胀翘曲等现象（见下图）。

1．4 施工期水化反应的拉压应力和养生期收缩应力过大

在施工期间，水泥和水混合，立即发生水化放热反应，放出相当一部分热量，水化反应初始几分钟内，放热速度最快，此时仅有很少的水泥被水化，而大部分水化物附着在水泥粒子表面，形成薄膜保护层，阻碍其水化反应进行，在以后的长时间内，放热是时增时减，放热不均，至使砼产生胀缩变形，而这种变形又受到内部骨料及外部边界的约束，这样砼内部产生相应的拉压应力。在养生期间，由于砼的导热性能差，表面与内部形变无法同步，在外界温差的作用下，容易产生干缩应变，当拉压应力和干缩应力过大时，砼初期开裂变形也就难以避免。

1．5 原材料质量和配合比的设计也是一个重要影响因素

砼是由粗细骨料作为骨架，水泥净浆作为胶凝材料构成的混合料。砼的强度主要由水泥硬化而产生，水泥的质量直接影响路面的质量，它的凝结时间、安定性、干缩率等指标必须符合规范要求。水泥的主要技术指标如下。

道路水泥的龄期 表1

其主要物性指标为：

细度：80mm筛筛余≯100%；

凝结时间：初凝时间≮1h，终凝时间≯10h；

安定性：用沸煮法检验必须合格；

4）干缩率：28d干缩率≯0.10% 。

5）耐磨性：磨损量≯0.36g/cm2，含泥量应从严控制。

作为细集料的砂，如果砂的级配偏细，尽管配制的混合料粘性大，保水性好，但砼干缩性大，容易产生细微裂缝。同时，如果砂中有害杂质过多，也影响砼强度。

粗集料作为主要骨料，对砼质量举足轻重，如果碎石或卵石压碎值过低、含泥量过大、针片状颗粒过多等都易产生裂缝，无法保证砼质量。粗集料主要技术指标见表2。

水泥砼用粗集料的技术要求 表2

砼的品质不仅与各组成材料的技术性质有关，而且还和各材料在砼中的相对含量即配合比有关，如果单纯追求经济效益而偷工减料，将为砼质量埋下隐患。在路面断裂的原因中，原材料不合格和配合比达不到设计要求这两个因素占有相当大的比例，事实上也是如此。

1．6 施工质量不良引起砼路面断裂

1．6．1 砼浇筑没有连续作业，已浇筑的接茬面出现初凝，与新浇筑的砼间就会出现薄弱面，引起应力集中，人为造成一条不规格的裂缝；

1．6．2 砼拌和时间过长或过短，振捣不密实，模板严重变形、浇筑顺序不当等均会造成砼缺陷，为砼裂缝的产生提供了条件；

1．6．3 切缝不及时，应力集中就无法人为控制，而造成不规格的裂缝出现；

1．6．4 养生不及时或不充分，容易出现砼初期干缩裂缝，特别是夏季施工，这个问题尤为突出；

1．6．5 砼强度未达到一定程度而过早开放交通，也易使路面断裂。

2．防止裂缝产生的方法与对策

2．1合理设计，控制交通

根据远景交通流量，在施工工艺和设备满足的前提下，适当提高板块的设计厚度，同时严格控制重交通，防止超载现象的发生，合理分配交通流量，防止路面过度疲劳，延长设计使用寿命。

2．2 加强路面基层施工质量的控制，严格按技术标准、规范要求进行基层施工，切不可急功近利，一定要按科学规律办事。

2．3 合理划分板块，缩缝、胀缝和施工缝的设置一定要正确合理，防止应力集中而造成破坏。

2．4 选用合格的原材料，达不到要求的材料严禁使用，防患于未然。同时，设计合理的配合比，并准确计量。配合比一旦确定，不要随意改变，以确保砼质量的稳定性。

2．5 加强管理，确保施工质量：

2．5．1 保持砼浇筑的连续性，如不可能，尽量浇筑到胀缝处或缩缝处，并做成施工缝的构造型式。

2．5．2 选用强制式拌和机，严格控制拌和时间，不少于90S/盘，并保证要求的坍落度。

2．5．3 合理按排浇筑顺序，加强振捣，振捣棒快进慢拔，使板体上下均匀密实，严防漏振。

2．5．4 适时锯缝（缩缝）不过夜，锯缝时间（夏季）一般为成型后8~10h，只要不出现咬口、毛边等现象，宜早不宜迟。锯缝两端要贯通。

2．5．5 砼初凝后即开始养护，采用湿麻袋或草垫，湿养3~7d，夏季适当延长。也可喷洒养护剂养护，注意喷洒均匀，防止漏洒。

2．5．6 使用真空吸水工艺，提高砼的密实度，降低水灰比，从而改善砼的物理力学性能。减少混合料的含水量，使凝固时的收缩量大大减少，有效地防止砼在施工期间的塑性开裂。

2．5．7 在冬季施工中，选用合适的外加剂，如早强剂、早强减水剂或防冻剂等，对促进砼早期强度的发展，防止砼受冻破坏能起到非常明显的效果。

2．5．8 做好开放交通前的保护工作，强度没有达到要求，严禁开放交通。

[结束语]：水泥砼路面作为路面的主要结构型式，在道路建设中的使用日益广泛，只要进行合理的设计，选用合格的原材料，采用正确的施工方法，加强施工管理，就能有效防止断裂裂缝的产生，取得良好的社会效益和经济效益。

主要参考文献

1．《公路工程施工监理务实》，刘吉士主编，人民交通出版社，1999年2月。

2．《公路工程质量监理》，李宇峙主编，人民交通出版社，1999年9月。

3．《路面工程》，方福森主编，人民交通出版社，1993年7月第二版。

4．《路基工程》，方左英主编，人民交通出版社，1987年12月。

5．《道路建筑材料》，谢凤举主编，重庆大学出版社，1989年7月。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。