水泥混凝土路面裂缝产生的原因及预防处理措施

胡明贤

（湖南恒凯环保科技投资有限公司 湖南长沙 410000）

水泥混凝土路面是应用最广泛的一种路面结构，其强度高，稳定性和耐久性好。现实工程中，由于设计、施工、运营条件和气候等多种因素，不可避免出现裂缝，使得水泥混凝土路面道板出现了早期损坏，严重时甚至出现断板，降低了路面使用性能和正常使用年限，不能发挥道路建设的经济效益。因此，需要对路面出现的裂缝原因进行分析，制定切实可行的预防及修补措施，满足正常使用功能。

1 裂缝分类和成因

水泥混凝土裂缝根据原因和形成时间，可以分为以下两种类型：

1.1 荷载原因引起的裂缝（结构性裂缝）

荷载裂缝（也称结构性裂缝）主要指路面混凝土结构在动力或静力荷载作用下产生的裂缝。由于混凝土的抗拉强度是抗压强度的1/8～1/10，且路面结构属于板块结构，因此路面混凝结构性裂缝绝大部分是弯折性拉裂。荷载裂缝一般出现在路面交通开通运行之后。结构性裂缝通常贯穿整个板面，对路面的影响极大。

造成混凝土结构性裂缝的原因主要有：基础不均匀沉降、龄期不够过早开放交通、车辆超载通行、施工控制不当、设计不合理等。

1.2 非荷载原因引起的施工期间裂缝（早期裂缝）

非荷载原因引起的施工期间裂缝主要为收缩裂缝，包括塑性收缩、干燥收缩、温度收缩、碳化收缩。

非荷载原因引起的施工期间裂缝主要由混凝土生产控制、浇筑养护过程中不规范等引起。

1.2.1 塑性收缩

塑性收缩主要由于新拌混凝土水分蒸发而引起。塑性收缩发生最早，在干燥收缩之前。塑性收缩裂缝多呈直线形，长度可达1～2m，深度可能局限于混凝土表面较浅区域，也可能贯穿整个结构。

1.2.2 干燥收缩

干燥收缩最为常见，主要原因是水分在混凝土开始硬化后较长时间产生的蒸发引起的。由于混凝土中骨料的干燥收缩较少，混凝土的干燥收缩主要是水泥石的干燥收缩造成的。

1.2.3 温度收缩

水泥的水化反应是一个放热的过程。水泥水化反应的放热速度初始较缓慢，25min后增温，在水泥终凝12h后，水化温度可达80～90℃，使混凝土内部产生显著的体积膨胀，板面的温度则是随着空气气温而变化的。当外界气温降低时，板面冷却收缩。此时混凝土路面内部膨胀，外部收缩，因而产生很大的拉应力。当混凝土的极限抗拉强度小于此拉应力时，板块将出现裂缝或断板。温度收缩在大体积混凝土更加常见。

1.2.4 碳化收缩

碳化收缩主要是大气中的CO2与水泥中的游离Ca（OH）2反应产生CaCO3和H20而引起的收缩。碳化作用和碳化收缩均发生在混凝土表面，影响碳化的主要因素是CO2浓度和环境湿度。

2 裂缝的预防措施

前面对裂缝做了分类，不难看出裂缝的产生的原因有设计方面的、施工方面的和使用维护方面的，但是最主要还在施工方面的原因。

结合以往现场施工的经验和教训，施工过程中可以采取下列预防措施。

2.1 严格把控原材料，优化配合比

正确选择原材料，合理配置混凝土配合比，对预防混凝土路面十分有效，现场施工应注意以下几个方面：

（1）原材料的含泥量过大会降低骨料界面的粘结强度，降低混凝土的的抗拉强度，对控制裂缝十分不利；因此严格控制混凝土原材料（粗骨料、细骨料、水泥、外掺合料、外加剂和水）的含泥量，特别是粗细骨料的含泥量。

（2）在满足配合比设计要求的情况下，水泥尽量采用32.5/42.5级的普通硅酸盐和矿渣水泥，以降低水化热，谨慎选择水化热较高的硅酸盐水泥。

（3）提倡加大外掺合料粉煤灰或矿渣粉量，替代水泥，降低水泥用量，降低水化热的同时降低经济成本。

（4）混凝土的强度主要来自于粗骨料，同时粗骨料对混凝土的膨胀收缩起限制作用。粗骨料应采用连续级配，必要时进行筛分并遵循最紧堆积密度理论进行配比。

（5）细骨料尽量采用中粗河砂，不宜选择山砂和海砂。

（6）外加剂最好选用同时有减水作用和提高抗折强度作用的道路混凝土外加剂，这样可大幅度降低水泥用量和增强混凝土抗裂性。

（7）外加剂应根据外界气温条件合理选择，气温较低时，可在混凝土中掺加早强剂，天气炎热时应考虑掺加一定量缓凝剂以保证施工作业和避免自收缩裂缝。

（8）混凝土用水量尽量较低，水灰比不应超过0.46，同时不宜低于0.32；尽量降低砂率（控制在28～35%）；混凝土浇筑时塌落度不宜过大，只要满足和易性和施工可操作性要求即可。

（9）混凝土配合比应根据气候条件分别配制，试配试验合格后方可用于施工；混凝搅拌时原材料精确计量，搅拌充分均匀。

2.2 规范施工过程

（1）混凝土浇筑前应当对基层洒水湿润，确保没有明水时再进行面层混凝土浇筑，严禁将混凝土浇筑在干燥的基层上，否则将加大塑性收缩裂缝产生的几率。

（2）混凝土运输到现场后，不得对其随意加水，影响和易性的情况可以采用二次搅拌；严禁采用撒干水泥对路面进行找平的错误做法。

（3）夏季应降低混凝土浇筑温度，应在夜间或温度较低情况下浇筑。

（4）保证混凝土振捣密实，不得漏振和过振。

（5）保证混凝土模板拼接密实牢靠，防止沁水，影响混凝土的配合比。

（6）合理组织安排混凝土运输与施工。保证作业连续，尽量减少施工缝，施工缝应设在胀缝和缩缝的位置。

（7）加强抹面，二次收光可以充分减少干缩裂缝。

（8）严格控制切缝时间和切缝深度。根据昼夜温差确定切缝方式（硬切缝、软硬切缝和软切缝），如温差小于10℃，最长时间不超过24h。

（9）合理设置胀缝和缩缝位置。

2.3 加强养护

（1）养护时间：混凝土终凝后应立即进行养护，干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养护，养护至混凝土强度不宜少于弯拉强度的80%，一般宜为14～21d，应特别注意前7d的前期养护。

（2）养护方式：一般情况下采用薄膜、土工布、麻袋和草袋等覆盖洒水保湿养护；昼夜温差大于10℃或者日平均温度低于5℃施工的混凝土板应采用保温养护措施。

（3）开放交通：混凝土达到设计弯拉强度的40%后方可让行人通行。达到设计弯拉强度的100%且密封灌缝完成后方可开放交通。

3 裂缝的修补措施

虽然采取了上述的预防措施，但是由于各方面的原因，裂缝常常不可避免发生，因此，在满足正常使用功能，降低维修成本的原则下，对于不同裂缝应当采取不同的修补措施。

3.1 材料选择

修补材料根据其功能可以分为补强材料和密封材料。当水泥路面因强度不足而出现贯穿裂缝时，应采用补强材料，宜采用改性的环氧树脂类或经乳化的环氧树脂乳液；当水泥路面因干缩、温缩等原因出现表面裂缝，但路面结构强度仍满足要求时，应采用密封材料，宜采用橡胶沥青、聚氨脂类灌缝材料。

3.2 修补工艺

3.2.1 非荷载原因引起的施工期间裂缝（早期裂缝）

此裂缝的处理可采用环氧树脂修补施工工艺方法进行。

（1）裂纹宽小于0.15mm，一般不作修补，必须进行封闭时，可涂二层环氧树脂涂料；

（2）裂纹宽0.15～0.3mm时，沿裂纹凿一条外口宽10～20mm的沟槽，深度根据裂缝深度确定，利用清缝及清除碎屑并吹净灰尘后，涂一层厚约0.2mm的树脂涂料，再用树脂砂浆修补平整；

（3）裂纹宽大于0.3mm时，沿裂纹凿一条外口宽20mm，内口宽约6mm，深约7mm的梯形槽，修补方法同上；

（4）混凝土路面表皮剥落或大块混凝土脱落时，凿除松散砂浆或混凝土，清理干净后，涂一层厚约0.2mm环氧树脂涂料，用树脂砂浆修补平整。

3.2.2 荷载原因引起的裂缝（结构性裂缝）

荷载原因引起的裂缝通常较深且较长，对混凝土的结构强度影响较大。对严重影响使用功能的混凝土路面，只能将整个板块挖除，立模重新浇筑混凝土，但其施工养护周期较长，对交通出行的影响较大；而对不影响路面使用功能的非贯通结构性裂缝，可以采用化学压力灌浆法和混凝土置换法予以修补，减少对交通出行的影响。

（1）化学压力灌浆法

该方的法应用范围较广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2～0.4MPa）将补缝浆液注入混凝土裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。灌浆施工的主要工序为布孔→封缝→压气找补→灌浆→检查验收。常用的灌浆材料主要有环氧树脂、聚酯氨等。

（2）混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，采用切割机将裂缝处混凝土切割，切割应保证与横向缩缝或施工缝平行，深度根据裂缝深度确定，通常不少于10cm，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土、聚合物或改性聚合物混凝土、细石混凝土；通常在混凝土内加入微膨胀剂，以抵消混凝土的自收缩。

4 结语

对水泥混凝土路面裂缝产生的原因有了深刻认识，在施工时采取可行的预防措施，严格执行，可以有效减少裂缝的产生；一旦发现裂缝，及时处理，防止裂缝进一步发展，可以有效降低建造和运营成本，发挥一定的经济效益。

[1]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）.

[2]《公路水泥混凝土路面养护设计规范》（JTJ 073.1-2001）.

[3]《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTJF30-2003）.

[4]《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》（JG/T336-2011）.

[5]吴超兴.市政施工中路面裂缝的控制方法分析.建材技术与应用，2017（03）：20～22.

[6]孙振平，蒋正武，王培铭，等.水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施.公路交通科技，2005，22（4）：15～19.