公路水泥混凝土路面防裂断措施分析

张钊

摘 要：水泥混凝土是公路路面施工阶段的常用物料，多种因素可能会作用于水泥混凝土路面施工进程，增加公路路面投用阶段裂断问题发生的风险，降低车辆行驶过程安全性、舒适度，减缩公路工程使用寿命，增加运维成本。文章首先阐述了公路水泥混凝土路面裂断原理，其次分析诱发路面裂断的主要因素，最后较为详细的探究几种防裂断措施，阐述了路面裂断开锯的适宜时间，以降低裂断现象发生的风险，从根本上提升我国公路水泥混凝土路面建设质量。

关键词：公路;水泥混凝土;路面工程;裂断成因;防裂断措施

和沥青混凝土路面相比较，水泥混凝土路面在强度、安稳性方面更占据优势，且有工程造价偏低、技术难度较小等特征，故而在公路项目建设领域中有较广泛应用。但既往有调查研究发现，该类路面投用一段时间后，因车流量、大型重载车辆持续增多，路面会滋生出多种病害，其中裂断是最常见、严重的病害类型，其一方面会降低公路整体质量，另一方面也会使车辆通行过程遭受诸多阻碍。针对路面裂断，力争做到早期发现、及时修复处理，进而保证公路使用过程的安全性。

1水泥混凝土路面裂断的原理

在一定条件下，水泥混凝土收缩以后，内部会形成较大的拉应力，且其对应数值变化规律与混凝土弹性模量及收缩量增减存在正相关性。若拉应力水平明显高出混凝土自体持有的抗拉强度时，则将会诱导路面裂断现象发生、发展过程。可以采用两种办法控制路面裂断问题，即防控水泥混凝土冷缩、干缩过程。

众所周知，面层与基层之间存在较大的摩擦阻力，关于摩擦阻力对应的具体数值及其对公路路面使用性能形成的影响程度，当下尚未有相关文献资料佐证。但针对层间摩阻力，我们不能单纯的将其视为物理学上的摩阻力，这主要是因面层与基层间形成的束缚力和物理学上纯正的摩擦力存在本质上差异，其由两大部分构成，即静摩擦力、层间粘结剪应力。既往有测量结果表明，后者测得的数值显著大于前者，这预示着路面裂断阶段中粘结剪应力占据着主导性作用[1]。综合以上论述的内容，我们认识到可以通过削弱层间粘结性去降低层间摩阻力，而降低静摩擦力时取得的效果并不显著。

2水泥混凝土路面裂断的成因分析

2.1路堤不均匀引起的沉降

石土是多数公路工程路堤施工阶段选用的建设材料，且在专业机械设备碾压处理后而形成的，在很长一段时间中施工人员会对路堤行排水、固结等多种处置措施，最终形成安稳性较高的结构体。

从宏观层面上分析，工程建设阶段若能均匀的填筑所有路基土，那么不同位置路基沉降过程也表现出均匀性特征，在这样的工况下，路面裂断概率偏低[2]。但现实施工作业阶段，路基由路堤、路垫两大部分构成，以上两个构造在高程指标上存在较显著差异，外加在不同区段中，地质构造也有一定差别，建设路堤过程中，势必会出现不均匀沉降问题。不同拉应力施加在水泥混凝土板上，诱导了路面开裂问题的形成及发展过程。

2.2水泥混凝土的收缩裂缝

公路建设阶段，导致水泥混凝土路面出现收缩裂缝的成因并不唯一，大体上可以概括为如下三种[3]：

（1）塑性收缩裂缝：该种裂缝通常在路面浇筑施工后2～10h内出现，成因主要有：1）路基上粉尘过厚，造成浇筑混凝土环节底部大比例水分被吸走，水泥混凝土内外部失水在时间上存在出入，形成较大内应力，进而引起从内朝外拓展的裂缝;2）原材料内含泥率过高，处于饱和状态下的泥土、粉尘和水泥混凝土在凝结时间上存在较大差异，进而诱导内应力形成过程，最后造成面层开裂;3）施工极端，水胶比控制不严格，造成水泥混凝土出现了严重的泌水现象，因内外凝结时间不统一而形成裂缝，泌水阶段内部颗粒沉降不匀称，进一步促进了裂断形成过程;4）搅拌时间过短，造成物料拌和不均，这样水泥浆就难以均匀、整体覆盖集料表层，一旦有薄弱环节形成就会增加路面裂断事件发生的风险。

（2）干燥收缩裂：成因主要是针对已硬化水泥混凝土未能及时加以保护，促进水分散失过程，进而诱导了路面裂缝形成过程，具体成因;1）水泥混凝土终凝以后保湿养护工作未能及时推进，水泥混凝土内部水分提前丧失而出现开裂现象;2）水泥投用量过少，这是导致混凝土构件早期强度薄弱化的主要原因，以致难以有效抵制干收缩应力，进而形成开裂现象。

（3）温度收缩裂缝：该种裂缝通常出现在水泥混凝土的硬化阶段，成因有：1）昼夜温差较大的气候条件下浇筑混凝土，造成混凝土内外形成较大温差，此时混凝土板中形成较大的温度应力场，进而引起裂缝;2）混凝土构件硬化后，未能阻止技术人员及时行切缝操作，或切缝间距偏差，不利于内部应力整体释放而聚集，当聚集大一定程度时将会爆发，进而导致路面结构开裂。

2.3切缝施工时间延迟

在夏季高温气候条件下施工作业，很容易对水泥混凝土强度形成不良影响，在对混凝土外部实施草毡覆盖等保温、升温措施时，应指派施工人员密切观察是否出现了裂缝问题。若观察有裂缝形成，则应快速对其行切缝處理，借此方式促进混凝土内部拉应力释放到切缝处的过程，减少或规避贯通裂缝。大部分工况中，设定于水泥混凝土路面施工结束后16-18h内完成切缝施工任务，若上午完成施工作业，则当天下午就需有人员加强观测，从最基础环节杜绝裂缝、断板等问题。

3公路水泥混凝土路面防裂断技术

对水泥混凝土路面裂断机理加以分析后，我们认为防控裂断的重点在于削弱混凝土拉应力。可以采用如下两种方法：（1）减小混凝土的收缩量;（2）减轻层间形成的约束作用，即采用弱限制将强限制取而代之。

3.1彭胀补偿收缩技术

现如今该种防裂断技术在国内诸多工程建设进程中有所应用，在强化混凝土抗开裂、防水、防渗透等方面表现出良好效能，但用于路面项目施工阶段缺乏普遍性，其作用机制和其他防裂技术手段基本一致。可以将其理解为使用“膨胀”去“代偿或消除”混凝土的“收缩”，在水泥混凝土路面防裂断施工阶段，通常会把适量外加剂掺和到水泥混凝土内，进而保证混凝土收缩量符合工程设计要求。当下，市面上销售的外加剂类型繁多，且性能优良，公路路面施工阶段参建方要综合多种因素后加以选择。

3.2层间减摩法

当下，抵除层间粘结剪应力的常用方法以涂油、垫砂、铺油毡等较为常见。当下，有关部门推行的相关规范中，规定严禁使用层间铺砂法的，这要是因该种方法应用阶段不仅对技术含量提出较严格要求、耗用大量人力物资等，并且浇注缓解中漏浆风险较高，部分情况下砂会和混凝土整合，难以保证水泥混凝土路面结构的安稳性。施工人员在实践中持续总结经验方法，发现铺设油毡尽管能取得较好的隔离效果，但基于油毡过厚的属性，可能会降低面层与基层两者的贴合效果，不利于有效传导荷载及均匀受力，且相比之下铺油毡阶段资金投入过多，故而该种方法推广受限[4]。整体分析后，我们认为塑料薄膜隔离法有更为宽阔的应用空间，有施工流程简洁、隔离效果优良、不干扰层间传力过程及造价成本偏低等诸多优势。

3.3合理设定道面锯缝时间

公路路面施工阶段，若温度应力明显高于混凝土抗拉强度时，则就很可能促成断板事件，及时予以锯缝处理，则能较有效的释放混凝土内的温度收缩应力，是可行的防控手段之一。在现实工作中，尽管锯缝方法可行度较高且过程相对简易，但我们一定要掌控好开锯时间，其直接关系着锯缝法在防控路面裂断问题方面起到的作用。在设定锯缝时间阶段，一定要予以混凝土板温度、强度指标一定重视，特别是要加强混凝土凝固时的抗拉强度的判读，简单比较其与温度应力，进而捕获混凝土板断裂时所对应的各种条件，这样便能掌握裂缝的最适宜开锯时间。

既往有资料记载[5]，混凝土强度值在10～12h阶段增加最为迟缓，这预示着其对应的抗裂性能增加也最慢，进而初步掌握混凝土抗拉弹性模量增加阶段遵照的规律，同时将其和全天中混凝土的抗拉弹性模量予以比较分析后，发现选定浇筑时间是下午的混凝土恰好处于降温阶段，模量值明显低于上午，特别是在第10低出2/3以上，在降低混凝土的温度应力水平方面表现出较高效能，这也是混凝土上午浇筑后断板问题发生率偏高的主要原因。

综合如上阐述的内容，我们可以认定混凝土浇筑后第10h是控制断板问题的关键点，且高温气候条件下板中形成较大的温度梯度，进一步增加了断板情况的发生率，基于此解读夏季高温气候中每日24h气温与板温间的相关性，进而测求出气温与板温两者的差值。基于气候温度变化曲线的走势，结合当天预报气温和与水泥混凝土浇筑时对应的具体时间，拟定把第10h对应的板温设作为调控锯缝温度的时间点，进而测求出最适宜的锯缝时机。具体操作方法如下[6]：

（1）结合当天气象局预报的气温，估测施工阶段的温度值。

（2）预估混凝土的终凝时间及对应的板温。多数情况下，终凝时间≤12h。

（3）利用现场测得的混凝土浇筑时初始温度和第12h时估计的板温，测求出第10h时板温，并将其设作为锯缝处理阶段的控制温度，在此基础上设定相对合理的锯缝时机。

4结语

现阶段，国内公路工程建设规模不断拓展，工期也相应被延长，建设实践中影响因素偏多，这提示引起水泥混凝土路面裂断的因素并不唯一。有关部门一定要认识到路面裂断的危害性，结合工程具体实况加强路面防裂断措施的应用，抑制裂缝不断扩展的问题，从根本上保证路面建设质量，为交通行业健康、持续运作奠定坚稳的基础。

参考文献

[1] 张艳.旧水泥混凝土路面加铺沥青面层防裂机理[J].决策探索（中），2019，26（10）：44-46.

[2] 王云震.水泥混凝土路面防裂斷措施和方法[J].居舍，2018，22（30）：10+32.

[3] 欧震宇，高冠群，陈畅朗，等.农村公路旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层防裂试验研究[J].公路，2017，62（12）：245-248.

[4] 林静.水泥混凝土路面防裂措施分析[J].交通世界，2017，43（17）：58-59.

[5] 安江波.高速公路水泥混凝土路面防裂断措施[J].交通世界，2017，26（8）：49-50.

[6] 翟利峰.水泥混凝土路面裂缝和断板相关问题解析[J].工程建设与设计，2018，14（8）：130-131.