由于水泥混凝土路面具有强度高、稳定性及耐久性好,且利于夜间行车等优点而被广泛利用,但随着目前交通量的大幅增加和超载现象日益严重以及自然因素的共同作用,导致路面出现裂缝等种种病害,路面一旦出现裂缝将破坏路面结构的整体性并丧失了其整体刚度,最后将完全丧失其使用功能,因此在施工过程中如何优质高效的预防路面裂缝的产生,对保障公路畅通、提供良好服务是摆在当前公路建设者面前的一个难题。
1 水泥混凝土路面裂缝种类[1]
塑性裂缝。是混凝土在初终凝前后,在结构表面出现泥浆干燥龟裂纹状的裂缝,该种裂缝一般不连贯,且中间宽两端细形状不规则。
干燥裂缝。其是在道路养护完成后经过一段时间后在表面出现的裂缝,该钟裂缝多沿一个方向分布,该种裂缝较细,长度一般在2cm～10cm范围内。
温度裂缝。是由于混凝土内水泥的水化作用发生大量热量或由于环境温度影响导致内外温差过大而未及时采取有效措施导致,该种裂缝发生在表层则裂缝较细,若发生在内部则可贯穿板面而对结构造成破坏性破坏。
沉降裂缝。混凝土浇筑后随着骨料间相互接触,水泥浆逐步凝结可导致沉降停止,但其沉降量与单位用水量成正比,单位用水量越大则沁水率越大,沉降量也越大,发生裂缝的可能性越大。
2 混凝土裂缝成因分析
2.1 路基和基层影响
反射作用。由于某些特殊土质对温度和湿度的反应非常敏感,一旦其发生变化则会产生裂缝,裂缝在摩阻力的作用下将带动路面基层和面层开裂,该种裂缝上下同宽;强度不均匀。基层施工时由于某种原因影响了基层施工质量将会导致两段面层在浇筑后接茬部位产生裂缝,该种裂缝一般出现在早期;摩阻力原因。路面基层和面板间产生摩阻力增加了路面板内的抗拉强度,其对组织裂缝产生一定影响,路面投入使用后由于温差的实际存在要求每块路面板能自由收缩,但摩阻力防碍了该种收缩,因此将导致在强度薄弱部位将会把路面板拉裂而产生裂缝。
2.2 混凝土质量因素
水泥的性质和剂量是影响混凝土收缩程度的主要因素,凝结时间快、早期强度高的水泥产生的收缩应变较大,且水泥剂量大或水泥的安定性不合理均会产生的裂缝;骨料含量大将防碍骨料与水泥的依附,遇水膨胀、失水收缩也将导致混凝土因性能不稳定而产生结构性裂缝;混凝土产生离析现象,即粗骨料从混合料中分出,重颗粒下沉,水分向上迁移将导致表面沁水造成表层浮浆内级配不合理,当表面水分蒸发速度大于沁水速度则水的蒸发面将会深入到混合料表面内,表面将形成凹面,由于凹面较凸面受的压力大,同时由于固体颗粒间产生细管张力,若混凝土表面未充分硬化不能抵抗该张力则会在表面产生裂缝[2]。
2.3 施工因素
混合料拌和不均匀在浇筑后将会导致路面板内形成强度薄弱部位,该部位则将会产生裂缝;施工过程中混凝土振捣不密实将会产生大量蜂窝;施工中两块面板间形成强度薄弱的横断面,或路面厚度不均匀将导致路面板强度不均匀,或施工中劳动力分配不合理,施工工人素质低、责任心差也将导致裂缝的产生;水泥在高湿情况下其强度方可正常增长,因此浇筑后混凝土养生异常重要,而目前多采用的薄膜养生一般会导致强度下降10%～15%,因此要保证强度则应增大水泥用量,同时养护过程中一旦薄膜破坏则会导致迅速失水而影响强度的增长和最终强度而易产生早期裂缝。
2.4 温度因素
混凝土浇筑后养护期内由于水泥的水化热将释放大量的热能致使其温度上升,内部混凝土产生体积膨胀,当板面内外温差较大时,内部温度上升较快,在温度高时板的上部将产生温涨,温度低时板面将产生温缩,而底部将产生相反作用,而该热应力受基础约束将产生温度应力,当该应力超过板面的极限抗拉强度则会产生裂缝;正常天气下白天面板的温度高于底板,夜间则相反,该种温差将导致路面板内产生较大应力,该种应力将导致面板白天向上拱起夜间则周边部位向上翘曲,该温差越大则产生的应力越大,当该应力超过其抗拉强度则会产生裂缝,该种现象尤其是水泥颗粒二次水化放出大量热量时最为明显[3]。
2.5 冻胀因素
当大气温度低于零度则内部游离水将变为冰体,将导致混凝土产生膨胀应力,同时混凝土凝胶孔内过冷水在微观结构中迁移和重分布将导致渗透压的产生,当混凝土内的膨胀力将导致混凝土强度降低并最终将导致裂缝的出现,该种现象尤其在混凝土初凝时受冻则最为明显。
3 裂缝预防措施
3.1 严格控制施工质量
为防止混凝土在搅拌和运输过程中发生离析现象则应充分搅拌使混凝土充分混合,内部骨料与浆体充分接触来保证混凝土的强度以减少裂缝产生;混凝土浇筑时应放慢浇筑速度以利于散热和热量交换,在浇筑后应用长尺收平并用木抹板抹压将表面沁水去除来增加混凝土的密实度;当混凝土达到一定强度,水泥混凝土体积收缩将产生较大的拉应力,当路面板和基层间的摩擦力大于该拉应力时则在板面承受拉应力最为薄弱的部位将会拉断而产生裂缝,因此应及时准确的进行切缝,以有效的引导面板凝固收缩力在切缝部位放泄,避免在其他部位聚集而拉断面板;可在面板与基层顶面间设置滑动隔离层以减少面板和基层间的摩阻力来防止面板被拉断,若发现面板底层脱空部位则应及时采取灌浆处理。
3.2 原材料控制
对所有原材料应按照试验规程进行试验,确保不合格的材料不进场,对已经进场的不合格材料清除,对所用水泥应保证其强度高、收缩性小、稳定性好;确保水灰比配置合理,对水灰比不准确的情况应及时予以调整;在重载交通的水泥混凝土路面应采用高弯拉强度和高耐久性的混凝土,或在普通混凝土内掺加乱向分布的短钢纤维以形成复合材料,实现钢纤维阻碍混凝土内部微裂缝和宏观裂缝的发生与发展。
3.3 消除脱空区
可通过采取在面板底面与基层顶面间设置滑动隔离层来减少面板与基层间的摩阻力,通过其来防止面板被拉断的现象,一旦发现脱空区则应及时采取在底板灌浆的措施进行处理以防止其引起路面板出现裂缝。
4 结语
水泥混凝土路面裂缝是一种质量通病,要想延长水泥混凝土路面的使用寿命,提高其经济效益,则需从设计、施工以及养护管理等方面入手,分头把关和综合治理并重,方可使水泥混凝土路面裂缝减轻或根治。
摘要：综述了水泥混凝土路面在施工中产生的裂缝种类,从路基和基层影响、混凝土质量、施工因素、温度以及冻胀等角度分析了路面裂缝产生的原因,并针对性的提出了裂缝的防治措施。
关键词：水泥,混凝土,路面,裂缝
参考文献
[1] 徐家钰,程家驹.道路工程[M].上海:同济大学出版社,2004,8.
[2] 侯立欣.浅谈水泥混凝土路面裂缝成因[J].科技资讯,2009,21.
[3] 陈德智.浅议水泥混凝土路面板的断裂[J].内蒙古科技与经济,2004,18.