公路工程混凝土路面裂缝原因

孟庆伟

摘要：国民经济的快速发展，公路道路交通运输量日益增大，机动车不断向大规格、大容量等方面快速发展，车流量的不断增加以及超限车辆不断增多，对水泥混凝土路面裂缝的主要诱因进行简单归纳总结后，结合公路工程大量施工经验，对水泥混凝土路面裂缝的预防处理技术措施进行了详细探讨。

关键词：公路工程;混凝土路面;裂缝

前  言

在运行过程中给混凝土路面带来了更大压力，使其病害也日益增多，裂缝、车辙、沉陷等病害是公路在使用过程中常见的病害，不仅对公路综合使用寿命和行车服务舒适性带来较大影响，同时在持续的外力破坏作用下，裂缝等危害会进行恶性循环工况，尤其在雨水、雪水等长期浸泡过程中，会引起路基塌陷、路面沉陷等危害，直接威胁到形成的安全性。

一、水泥混凝土路面裂缝主要诱因

混凝土路面裂缝后，其耐久性差、易开裂等是当今公路工程混凝土路面存在的主要问题之一。从大量实践工作经验和相关案例分析结果可知，引起混凝土路面发生裂缝的诱因较多，绝大多数都是由于收缩引起的开裂，也就是混凝土路面在使用过程中由于受到外部荷载、温差、水分等原因引起内部结构发生收缩破坏。

1.塑性收缩裂缝

塑性收缩变形通常发生在混凝土路面浇注后2～10小时左右，主要由于混凝土在冷凝过程中由于泌水、水分急剧蒸发等，引起混凝土路面由于过量失水发生收缩产生裂缝;另外，由于泌水和混凝土中不同颗粒的不均匀沉降而发生沉缩引起裂缝。

2.干燥收缩裂缝

已经硬化的混凝土由于没有采取相应保护措施，导致其水分进一步散失而引起干燥收缩裂缝。引起混凝土路面发生干燥收缩的因素较多，主要有：水泥用量、骨料、水灰比、混凝土施工质量、养护措施和时间等。

3.温度收缩裂缝

温度收缩主要发生在混凝土硬化过程中，由于水泥水化热、高温、浇筑后太阳直接辐射等作用，使混凝土在高温环境下发生硬化，而硬化后又因降温而产生温差收缩裂缝。如：在水泥混凝土板中部，其水泥在终凝后12h左右其水化温度基本在80～90℃（由于混凝土的温度线膨胀系数大约在1×10-5，即温度每升高1℃，每米将会产生0.01mm左右的膨胀量），在水化热作用下使板内混凝土出现明显体积膨胀，而此时板面外部的温度则与环境温度相近，这样就会在混凝土板内产生较大的温度应力场。

4.炭化收缩裂缝

混凝土在冷凝过程中，由于大气中存在二氧化碳量，其能与水泥中的水化物发生炭化反应，进而引起混凝土发生收缩变形裂缝。如：当混凝土中水泥用量偏小、水灰比偏大时，空气中的CO2在混凝土冷凝过程中，就会渗入到混凝土内部，与其中的碱性水化物发生化学反应，即：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O，发生碳化后其体积会缩小，进而在混凝土进一步冷凝过程中形成炭化收缩裂缝。

二、水泥混凝土路面裂缝的预防处理技术措施

1.合理选择原材料提高水泥自身抗拉性能

从上述分析可知，公路水泥混凝土路面发生收缩裂缝的主要原因是由于混凝土自身的极限拉伸应变值偏小，不能抵抗混凝土在冷能过程中的干缩变形、温度变形等。因此，提高混凝土自身的极限拉伸应变值或抗拉强度值，则可以从原材料环节保障混凝土具有较高质量水平，改善路面的综合抗拉能力。笔者建议可从以下多方面提高混凝土综合抗拉水平，即：

1.1 优选标号较高的混凝土。公路混凝土路面其极限拉伸随抗压强度的提高而有所增加，因此，在进行公路混凝土路面设计过程中，应从技术、经济等多方面出发，尽量优选高标号混凝土以提高混凝土路面的综合抗裂性能。目前，公路工程中水泥混凝土路面通常推荐采用C30、C35等较高标号的混凝土，确保公路工程具有较高质量水平。

1.2 采用碎石进行混凝土配置。从大量实践工作经验和理论试验研究成果表明，采用碎石配制的混凝土其极限拉伸值比用采用常规卵石配制的混凝土增加30%左右。

1.3 严格控制混凝土骨料质量，尤其要控制骨料中的最大粒径。采用最大粒径较小的骨料进行混凝土配置，可以有效提高公路混凝土的极限拉伸值。因此，在《公路水泥混凝土路面设计规范》中明确规定，在一般公路工程中骨料最大粒径不允许超过40mm，而在高等级公路中则不允许超过35mm，对于一些限制级公路则要求在25mm范围内。

2.加强公路工程施工现场质量控制

2.1 加强路基及基层施工质量控制。公路工程其路基压实质量必须要满足相关规定或设计要求的压实度值，尤其对于桥涵、构造物等结构处，必须加强路基及基层的压实施工质量监控，确保公路路基具有足够的、均匀的强度，避免公路在后期使用过程中由于不均匀沉降而引起路面发生裂缝。在进行公路路基填筑过程中，应根据路基土壤种类特性进行分层填筑，避免由于土壤特性不相同而引起路基在后期使用过程中出现沉降不一致发生结构形变裂缝。

2.2  施工工艺的合理选择和质量监控。在进行混凝土拌制过程中，必须按照要求控制好公路混凝土的拌和时间。混凝土拌合时间不宜太长也不宜太短，要保证最长拌和时间在最短拌和时间的3倍以内，确保公路混凝土具有较好的均匀度。同时，在公路混凝土浇筑过程中，要准确控制混凝土的振捣密实度，建议在施工组织设计中将移动间距控制在振捣器有效作用半径的1.5倍范围内，应严格监控振捣质量，应以表面呈现平坦、泛浆为宜，避免出现超振、漏振等不利工况。要结合施工现场实际情况，定期和不定期的动态检测混凝土的坍落度，确保混凝土具有良好的和易性。

3.做好施工温度控制

为了减轻公路混凝土内部结构的温度应力效应，预防混凝土路面发生裂缝，在进行混凝土拌和过程中，推荐采用水对碎石进行冷却处理以降低混凝土的浇注温度。在夏天高温作业时，应对骨料堆积场等场所采取遮阳措施进行降温，同时公路混凝土的浇注温度应控制在30℃范围内为宜。在高温环境下进行修整抹面处理时，应尽早采取完善的覆盖降温措施，以降低混凝土内部水分蒸发量，保持公路混凝土抹面表面具有良好湿度。

三、结束语

由于设计、施工、养护、以及后期运营使用过程中存在的诸多因素，会使公路混凝土在内在性能降低、温度变形收缩、湿度变化收缩、以及地基不均匀沉陷变形拉裂等，引起公路混凝土发生裂缝。因此，在公路混凝土规划设计、施工建设、运行维护等环节中，必须严格按照相关规范标准、设计要求、施工操作规程、运维指导条文等技术要求，切实抓好公路混凝土地基和基层强度、原材料质量、混凝土配合比、施工工艺、切缝时间和深度、以及混凝土运行养护等诸多环节施工质量，确保公路混凝土具有较高施工建设质量，推动工程安全可靠、节能经济的高效稳定的施工建设。

参考文献：

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