水泥混凝土路面裂缝成因分析及施工监理对策

青海交通职业技术学院交通土木工程系 雍海滨

水泥混凝土路面裂缝成因分析及施工监理对策

青海交通职业技术学院交通土木工程系 雍海滨

近年来，为了满足经济发展的需要，水泥混凝土路面发展迅速，然而路面工程病害也随之而来。在众多病害之中最常见、最普遍、对水泥砼路面性能影响最大的是裂缝问题，它可造成板块断裂，致使地表水下渗而导致路面基层承载力降低，进而引起错板、唧泥和混凝土路面板破碎，严重影响水泥混凝土路面的使用性能和使用年限，增加了行车的危险性。水泥混凝土路面破坏后，修复难度大、养生期长，影响交通，而且维修费用高。因此，防止水泥混凝土路面裂缝的出现有着重要意义。本文，笔者结合工程实际，对水泥混凝土路面裂缝的成因进行了分析，并探讨了施工监理对策。

一、水泥混凝土路面裂缝的内部因素

水泥混凝土路面裂缝主要表现为表层裂缝和贯通板厚裂缝。水泥混凝土路面裂缝是比较严重的一种病害。裂缝在车轮碾压过程中，随着时间的推移裂缝宽度不断增加，同时裂缝边缘逐渐剥落，导致出现坑槽。由于这种裂缝是贯通整个路面结构的，所以雨水会沿着裂缝浸入基层和路基，严重影响了基础的强度，最后导致整个路面的破坏。然而各种裂缝产生的原因是不同的，其中有塑性收缩产生的裂缝、混凝土温度变化引起的裂缝、干燥引起的裂缝等。

1.塑性收缩。由于笔者所实习的武邵高速公路第九标段K90+000—K90+925一段工程量比较小，而且由于种种原因，不方便用大型机械摊铺，所以采用了350L的小滚筒式搅拌机进行拌和，人工铺筑。受施工条件等诸多因素的制约，在浇筑水泥混凝土路面时，出现了一些裂缝，裂缝出现的时间短的在浇筑后第2天就出现，时间长的在浇筑后5、6天出现，且裂缝有逐渐扩大和发展的趋势，有时，每天浇筑单面不足60m长的水泥混凝土路面上出现的横向裂缝，严重的有10多条。

裂缝是水泥混凝土路面的常见病害，出现数量众多的裂缝是非正常现象。通过调查、了解，造成这么多裂缝的原因主要是在水泥混凝土路面施工中发生颗粒不均匀分层离析，实际是粗骨料从混合料中分出，集料颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水，使水泥混凝土路面表面含水量增加，毛细水面形成凹面，产生较大的表面张力，同时固体颗粒间产生毛细管张力，促使颗粒凝集，致使混凝土表面尚未充分硬化，使其不能抵抗这一张力，该段混凝土表面便出现裂缝。同时笔者还了解到影响混凝土塑性收缩开裂的内部原因是水灰比、细掺料、混凝土的温度、凝结时间等，外部因素是风速、环境温度、相对湿度等。

2.温度引起裂缝。裂缝产生的原因是因为混凝土所使用的原材料受到外界的影响。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度升高产生膨胀，而水泥混凝土外部则因热量散失而收缩，在混凝土表面引起张拉的力量，当这些张拉的力量超出混凝土的抗裂能力时，便会出现裂缝。

3.干燥裂缝。从当时笔者所旁站的武邵高速公路第九标段的某段施工现场来看，许多产生裂缝的情况是洒水量不足，因为基层较干，铺筑后混凝土路面底部就会因为干燥而产生大量裂纹，有些小裂纹与混凝土本身收缩应力产生的裂纹发生重叠后使整个混凝土路面出现的裂缝增多。

这类裂缝主要是施工养护不当引起早期开裂。混凝土结构的耐久性和强度也受到混凝土表面养护状况的影响。过早开放交通也会破坏混凝土的内部水化结构，影响强度增长，形成干燥裂缝。

二、混凝土路面裂缝的施工因素

1.原材料因素。施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，粗集料级配不符合规范，针片状颗粒含量太高；细集料和粗集料中含泥量过高，会降低了混合料的黏结度。那么这样的材料组成的混凝土路面的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程中出现更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前进行试验是极重要的，所以施工中不合格的材料坚决不能使用，同时粗、细骨料级配要合理。

2.混凝土配合比因素。严格控制混合料配合比。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质掺杂情况，发现所购进的骨料级配与原试验所需级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比不同的片块在交界结合处形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，导致混合料偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦继续强行施工，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，甚至还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。

3.混凝土路面施工工艺因素。搅拌时间不够，材料拌和不均匀；振捣不密实，有漏振或过振情况等都将导致混凝土整体强度不一致，水泥混凝土的密实度不均匀。密实度不均匀时，在密度小的区域内混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。因此在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。

在混凝土浇筑过程中，要始终保持施工作业的连续性，一旦出现间断作业，必须设置一道施工缝，并布置传力杆，以防止断板的现象。在施工中突然遇到雷阵雨气候的情况，应及时采取措施，对已形成强度的混凝土板应加快切缝进度，减少冷收缩裂缝的产生。

正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。如果传力杆安装偏斜，则在传力过程中会将混凝土顶破，从而形成裂缝。正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，是预防断板的有力措施。它可以大大降低在此处的断板率。

施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。由于混凝土拌和后混凝土吸收水分后散发的热量较高，初凝早，收缩大，在夏季施工时，热量散失慢，会形成较大的温度应力，此应力会迅速集中于薄弱环节，当水泥达到终凝后，水泥混凝土即凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面层与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面层承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。及时切缝能有效地引导裂缝在预定的切缝位置上断裂，避免了不规则的断板。

故施工过程中严格控制混凝土路面各工序的施工工序质量，尤其要注意“振捣密实”。搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治，尽可能用水化热小、初凝慢的水泥，并适时掌握切缝时间，保证切缝的有效性。

三、导致混凝土路面裂缝的路面基层方面的原因

路面基层材料拌和不均匀会使路面基层的强度差异较大，沉降大小不一，极易造成路面板开裂。基层平整度不符合要求，必然使水泥混凝土路面厚度不等。在达不到设计厚度的地方为薄弱点，在荷载作用下该处很容易开裂。路基软弱或路面基层强度不足。沉降量过大和在人工结构物与路堤衔接处、新旧路结合部位的较大沉降差都会使水泥混凝土路面出现裂缝。

路面结构不合理。公路建设施工中，早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰稳定土材料铺筑路基。利用这种材料作为水泥混凝土路面的基层是不适宜的，因为该种材料的水稳定性较差，被水浸泡后一旦有行车荷载的反复作用，很快就会形成唧泥，造成板底掏空，致使道板局部受力不均匀，引发路面破损。

养生条件差，早期通车，致使基层强度降低，基层产生裂缝。这种裂缝会反射到面层，基层具有调节路面板与土基之间的受力状态、缓和或降低水、湿度对土基的影响，良好的承载、扩载作用，提高路面的整体结构强度，改善路面板的工作条件，同时改善施工条件，保证面层厚度均匀和保护碾压平整的土基或垫层，有利于提高路面施工质量。因此路面基层的施工质量同样要严格控制。

其他情况如路基及基层排水不良，长期受水浸泡，引起路基及基层失稳或强度不足，使路面产生不规则断裂；车辆增长速度过快，超载和超限车增多使混凝土路面在使用期内超过规范要求，从而导致断板。这就需要设计部门在设计时充分考虑各方面不利因素对使用期道路的影响，建设部门加大资金投入，提高道路等级，各职能部门加大公路运营综合治理力度。

裂缝病害是路面工程中的普遍现象，无论是哪种路面，相信只要在施工过程中从施工材料选择、基层强度控制、施工及道路排水等多方面控制，严把质量关，控制好每个环节每道工序。按照行业规范标准施工养护，并且结合工程实际，相信路面裂缝病害问题一定会得到有效控制。同时能带来很大的经济效益和社会效益。

四、施工监理中的处理措施

1.加大开工前的检查力度。对每天要浇筑水泥混凝土板的施工路段的基层，进行全面检查。检查内容为基层的破损、碾坏、纵横向断裂、隆起以及基层洒水湿润情况。

（1）当基层被碾坏造成基层料松散、成坑或破损面积不大的部位，要挖除并采用素混凝土进行修复。

（2）当基层产生纵向扩展裂缝时，要在纵向裂缝所在的整个面板内，在距离混凝土板底1/3处的高度增设补强钢筋网，且补强钢筋网到裂缝端部不能小于5m。

（3）当基层产生隆起时要进行铲除，若铲除后基层料松散时，也应同时挖除并采用素混凝土进行修复。

2.重新对混凝土振捣的过程严格要求，加大对混凝土面层的振实力度，提高其密实度。

（1）对待振捣的混凝土面板，每车道路面要使用2根振捣棒，组成横向振捣棒组，沿混凝土面板横断面振捣密实，要注意路面板底、内部和边角不能欠振或漏振。

（2）振捣棒在每一处持续振捣的时间，要以混凝土全面振动液化、表面不再冒气泡和泛水泥浆为限。不宜过振，也不宜少于30s。振捣棒的移动间距不宜大于50cm，至模板边缘的距离不宜大于20cm。振捣时要避免碰撞模板、钢筋、传力杆和拉杆。

（3）振捣棒插入深度要离基层3～5cm，振捣棒应轻插慢放，不得猛插快拔，严禁在混凝土中推行和拖动振捣棒振捣。振捣时要辅以人工补料，要随时检查振实效果、模板、钢筋网、传力杆和拉杆的移位、变形、松动、漏浆等情况，并及时补正。

3.对施工期间出现的裂缝采取如下处理措施。

（1）在每块水泥板块上（长4.5m×宽4m），当裂缝发生在距切缝、施工缝或胀缝1米内的，按条带修补的形式，在1m范围内加以凿除，并加设双层Φ8mm的补强钢筋网，在凿除要修补的混凝土板时，要用切割机切割出边缘线，保持边缘线的整齐。

（2）严格控制切缝时间，要求在浇筑完混凝土后2天内，或混凝土强度达到75%时，一定要切缝，切缝深度一定要符合设计规定的0.5cm以上的要求。