探究水泥混凝土路面裂缝成因及预防治理措施

李建洲

【摘要】在农村公路建设中，水泥混凝土路面的应用十分广泛。但由于涉及施工、养护等众多因素影响，会增加水泥混凝土路面的裂缝发生几率，很多新建工程完工不久就会产生病害问题，这也给混凝土路面修复带来了极大的难度，无法充分发挥水泥混凝土道路功能。导致水泥混凝土路面裂缝的成因非常多，并且裂缝种类多样，如何正确预防水泥混凝土路面裂缝成为了行业重点关注的问题。基于此，本文首先提出水泥混凝土裂缝成因，进而提出相应的防治措施。

关键词：水泥混凝土路面;裂缝;防治措施;成因

中图分类号： U418.6     文献标志码：A

引言

近些年，我国公路工程發展迅速，新建工程数量猛增，其中就出现了大量水泥混凝土公路，这对当地经济发展和人们出行具有很大的意义。但很多水泥混凝土路面刚投入使用不久就会产生不同程度的裂缝，并且这些裂缝有发展趋势。一旦路面上出现了裂缝问题，想要修复不仅会浪费人、财、物，同时修复十分困难、效果不佳。水泥混凝土路面作为公路工程的重要组成部分，裂缝问题会直接影响公路美观性以及行车安全性。这就需要对水泥混凝土路面裂缝进行全面分析，并针对性提出相应的解决对策[1]。

水泥混凝土路面以及路面裂缝概述

水泥混凝土路面是指面层采用水泥混凝土的路面，也称刚性路面，俗称白色路面，它是一种高级路面。但是水泥混凝土自身的特性，再加上设计、施工、养护等问题，可能会造成路面裂缝，这也是影响水泥混凝土路面发展的重要因素[2]。水泥混凝土路面必须要满足交通运输速度快、重量大、车流量多等要求，这也对水泥混凝土路面强度、稳定性、寿命、维护提出了更高要求。混凝土作为一种非均质脆性材料，由骨料、水泥、水、添加剂构成，在湿度、温度的影响下，混凝土凝结产生变形，由于不同材料变形不一致，所以造成了应力失衡，出现裂缝问题。

混凝土裂缝的成因

某乡镇四级公路工程水泥混凝土路面厚度为180mm、宽度为4.5m，采用了C30水泥混凝土路面。考虑到混凝土具有上述等特点，因此很容易出现局部裂缝等问题，如图1所示。该工程于2016年10月完工，在当年12月末就发生了纵向裂缝。2017年1月份达到最大值，裂缝宽度达到了3--6cm。通过调查分析发现，距离路基边坡坡脚5m处有鱼池，路基顶面相比鱼池水面高1.6，路基边坡为1：2，填料为天然风化砂，通过对裂缝开挖断面发现裂缝是毛细现象造成的结果。无论是哪些原因导致的纵向裂缝，如果不及时治理，长期受到雨雪风化侵蚀，再加上车载作用，都会导致裂缝延伸或出现新的裂缝。

水泥混凝土路面裂缝成因

水泥混凝土路面裂缝大体上可以分为两种，一是表层裂缝、二是贯穿裂缝（图1为贯穿纵裂缝），两种裂缝产生原因不同，其主要表现在：

3.1表层裂缝成因

水泥混凝土路面表层裂缝多数是龟裂形式，如图2所示。也就是表面出现较浅的花纹裂缝。造成表层裂缝主要是因为设计问题、施工问题。

在设计方面上，由于混凝土配比不当，例如水泥用量过大、砂率过小、外加剂使用量不当等因素，混凝土在重力作用下出现离析产生裂缝问题。对于混凝土自身特点来说，在能够保持混凝土水灰比不变情况下，一旦水泥浆、砂浆量超标，也会增加其极限拉伸值。因此，如果使用的石料粒径较大的情况下，也很有可能出现裂缝问题[3]。

在施工层面上，主要是由于混凝土浇筑之后没有及时覆盖造成的结果。在混凝土浇筑完毕后，特别是在炎热天气、大风天气时，一旦覆盖不及时，会提高混凝土表面游离水分蒸发过快，加速了混凝土体积收缩、应力变化，再加上混凝土早期强度非常低，如果应力值超过了抗拉值，就会出现路面开裂。

3.2贯穿缝成因

贯穿缝是指水泥混凝土路面出现了纵向、横向贯穿板厚的裂缝，也就是断板情况。

3.2.1纵向贯穿缝

纵向贯穿缝是指水泥混凝土路面产生了平行于道路纵轴方向的贯穿板厚裂缝。在水泥混凝土路面施工完毕之后，由于地基沉降不均从而产生不均匀裂缝，从而出现了断板情况。一旦基层碾压不实，没有达到密实标准等，都会出现断板问题。再加上基层材料搅拌不够均匀，从而产生基层不均匀沉降，多数都会出现局部路面不均匀沉降，如路基拓宽部分沉陷、沟槽下沉、路基没有充分压实，这些都会造成路面板脱空，最终出现裂缝问题[4]。

3.2.2横向贯穿缝

横向贯穿缝是指水泥混凝土路面产生垂直道路纵轴方向的贯穿板厚裂缝，如图3所示。造成横向贯穿缝的原因包括混凝土性质不达标、混凝土抗拉强度较低造成的结果，同时还包括施工不当、切缝不符合标准造成的结果。

通过后期检查发现本工程混凝土抗拉强度较低，很容出现横向拉力裂缝。抗裂性是指混凝土抵抗干缩变形、抗温度变形能力所产生拉应力。如果这个应力超出了混凝土极限抗拉性，就会出现横向裂缝。当然，变形量超出混凝土拉伸力初期裂缝为表面裂缝，变形量过大才会产生贯穿裂缝[5]。

由于温度和湿度变化，混凝土会出现膨胀变形以及收缩现象，一旦这种应力受到限制，就会在混凝土内部产生较大的内应力，也就出现了裂缝情况。水泥混凝土裂缝施工中要每隔一段距离就要设置膨胀缝、收缩缝，切缝设置质量会直接影响水泥混凝土路面整体质量。如果没有掌握好切缝时间、切割工作不及时、深度不达标、切缝未到头等，就会产生混凝土横向贯穿裂缝。

水泥混凝土路面裂缝预防治理措施

4.1预防措施

4.1.1提高混凝土性能

提高混凝土性能主要是集中在混凝土制作方面，造成水泥混凝土路面裂缝问题的主要原因是极限拉伸应变系数较低，无法抵抗干缩变形、温度变形的应力影响。为了能够提高混凝土自身的极限拉伸应变值，提高路面性能，需要做好混凝土配比工作。混凝土配合比设计要根据工程实际标准选择原材料，配合比设计细骨料的含水率要低于0.5%，粗骨料含水率要小于0.2%。工程混凝土配置强度为C30，因此混凝土最小胶凝材料用量要符合表1规定[6]。

由于本工程周围有鱼池，因此长期处于潮湿状态，因此要在混凝土中加入引气剂，根据混凝土含气量确定引气剂掺入量，混凝土最小含气量要符合表2规定，最大不得超过7.0%。

采用最大粒径较小的骨料配置混凝土，这样可以有效提升混凝土的极限拉伸值。通常水泥混凝土路面骨料最大粒径不超过40mm，高等级公路骨料最大粒径不超过35mm，甚至个别工程要求在25mm以下[7]。

4.1.2加强施工与养护

在水泥混凝土路面基层施工中，必須要保证有较高的强度和密实度，提高水稳性。在路基施工中，要严格按照操作规范进行，做好分层填筑、碾压、检测工作。每层压实度、厚度、平整度、路拱都要满足设计标准。为了防止出现混凝土表层裂缝，需要在配比中严格控制水灰比、水泥用量，科学控制集料级配、含砂率，同时在浇筑完毕之后采用潮湿材料覆盖，避免烈日暴晒、大风侵蚀。特别是在夏季施工时，要浇筑完一段、养护一段。

切缝设置也十分重要，合理设置切缝对提高混凝土整体质量有着重要意义，如果切缝不及时，会受到大面积混凝土制约产生裂缝，扩张之后造成断板问题。通常混凝土主切缝时间在拆模后12h左右[8]。添加外加剂可以降低混凝土用水量，提升混凝土的和易性、减缓水分蒸发速度、降低收缩值。模板施工必须要涂抹脱模剂，让混凝土与模板之间形成一层薄膜，降低二者之间的粘结作用，这样可以减少裂缝生成率，也有助于拆模。再者，浇筑路面时需要确保基层、模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。

4.2裂缝处理

直接灌浆法。该方法首先要将裂缝中的杂质清除干净，之后用钢刷在缝口位置刷一遍，使用吸尘器将浮尘吸出，保证缝内干燥、无水。缝内与路面要铺一层聚氨酯底胶层，保证涂刷均匀，之后再按照原比例砂浆配置、灌浆、养护。

扩缝灌浆法。该方法适用于局部裂缝、裂缝较宽的情况，本工程就采取了该方案修复裂缝。使用冲击钻沿着裂缝口扩充1.5cm形成沟槽，沟槽深度随着缝深增加。之后采用压缩吹风机将碎屑吹净，加入40mm粒径的石屑。准备好灌浆材料进行灌浆处理。可以采用砂浆，也可以采用环氧树脂系胶结剂，用远红外灯加热烘烤3h即可通车[9]。图4为修复完毕后的情况。

压力注浆法。对于宽度在50mm以内的裂缝可以采用该方案，用压缩吹风机清除杂质。将松香、石蜡按照1：2配置并融化，每隔一段距离设置一个灌浆嘴，使用胶带将缝口贴牢固，在灌浆嘴、胶带上加封松香石蜡，用压力灌浆器将其压入缝隙内。

表面龟裂处理。对于混凝土板没有被破坏的情况，将表面裂缝划分为一个施工面，将裂缝凿成一块凹槽，将内部碎屑吹净。植被聚合乳液混凝土或环氧树脂材料，浇筑内部并保养，合格之后即可通车。

结束语

综上所述，为了能够保证水泥混凝土路面整体质量，必须要严格控制裂缝问题。针对不同裂缝的成因，针对性采取防治措施。在预防中，保证混凝土材料质量以及施工质量。在治理中，结合现场裂缝情况和施工条件，合理选择裂缝修复方法，这样才能够发挥公路工程效益。

参考文献

[1]袁鹏. 浅析水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施[J]. 科技致富向导， 2011（2）：235-234.

[2]陈海港. 水泥混凝土路面裂缝成因分析的问题及预防措施[C]// 山西省青年优秀水利科技. 2015.

[3]赵志铭. 浅析水泥混凝土路面裂缝成因及防治措施[J]. 四川水泥， 2017（1）：364-365.

[4]谢强. 水泥混凝土路面裂缝产生原因及治理对策研究[J]. 四川水泥， 2015（6）：182-184.

[5]吴佩珊. 水泥混凝土路面裂缝产生的原因及预防措施[J]. 西部交通科技， 2018， 135（10）：42-44.

[6]兰斌. 水泥混凝土路面裂缝原因及预防探究[J]. 科技资讯， 2017（20）：666-667.

[7]李万虎. 水泥混凝土路面裂缝成因及综合防治[J]. 北方交通， 2014（S2）：44-46.

[8]童凯， 张波. 水泥混凝土路面裂缝成因及预防治理措施探讨[J]. 低碳世界， 2014（2）：197-198.

[9]黄明昊. 水泥混凝土路面裂缝的成因及预防措施分析[J]. 交通世界， 2017：99.