小型农村公路混凝土裂缝问题及施工处治技术分析

申鹏

（贵州省务川自治县交通建设服务中心，贵州遵义 564300）

0 引言

混凝土路面的刚度非常大，后期的养护成本非常低、施工简单便捷、路面具备良好的板体性，所以能够在乡村地区获得广泛的应用。但是随着混凝土路面运营时间延长，路面养护的频率也在不断增加，在实际运营过程中出现诸多的质量缺陷，其中，以路面裂缝最为严重。如何有效预防混凝土路面裂缝出现，延长混凝土路面的使用寿命，成为社会大众高度关注的重要内容之一。

1 工程概况

本文以务川县泥高镇组通公路项目作为研究案例，该项目总里程为33.63km，路基的宽度设计为4.5m，路基补强层的厚度设计为30cm，碎石垫层的厚度设计为5cm，道路面层设计为18cm 厚度的C30 混凝土路面。道路沿线配备有完善的排水系统。

2 裂缝产生的原因分析

2.1 产生龟裂的原因

其一，混凝土浇筑作业完成以后，由于空气温度过高，加之施工人员未能及时对混凝土作覆盖处理，导致混凝土表面的水分在短时间内蒸发，在这种情况下，混凝土会产生一定的体积收缩，使得混凝土的早期强度降低，裂缝由此形成。

其二，混凝土搅拌过程中，水灰比偏大，混凝土振捣作业完成以后，细集料集中在混凝土表面，导致模板与基层面缺少水分。

其三，混凝土的配合比缺乏合理性，水泥的掺加量过大，导致水化热反应产生大量的热能力，以至混凝土表面出现裂缝。

其四，混凝土振捣过度，导致细集料集中在混凝土表面，这种情况下非常容易产生裂缝[1]。

2.2 横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝的原因分析

2.2.1 温度裂缝的成因

混凝土的传热性能比较差，混凝土浇筑完成以后，因灰产生水化热反应，导致混凝土内的热量难以散发，在这种情况下，混凝土内的温度会持续增长，特殊情况下，混凝土内部温度甚至能够达到50～70℃,进而导致混凝土的体积发生膨胀现象，但是当混凝土的表面受到低温影响以后，其会产生收缩现象。混凝土表面的温度降低速度非常快，特别是昼夜温差非常大时，混凝土的内外部温度差异非常大，导致混凝土内部产生一定的压力，在这种情况下，混凝土自身的抗压强度非常小，当其自身形成的应力大幅度超过抗拉强度时，混凝土表面则会出现裂缝。正常情况下，混凝土表面的裂缝都是在混凝土浇筑完成3～5d 以后出现，混凝土养护的初期阶段，裂缝的宽度非常小，但是其会随着时间推移而不断的变大。

2.2.2 混凝土干缩导致的裂缝

集料的湿差会对混凝土的干燥收缩造成较大的影响，集料对混凝土的影响程度主要取决于混凝土中该集料的掺加比例，如果混凝土中的低和易性的集料掺加量大于高和易性的集料掺加量，混凝土出现干燥收缩的可能性就非常小。此外，混凝土自身的湿度也会对混凝土的收缩问题造成一定影响。在混凝土强度增长过程中，其自身的水分会不断遗失，导致混凝土内外部的湿度产生一定的差异性，进而导致混凝土出现翘曲现象，翘曲现象又会导致混凝土面板出现裂缝，归根结底，主要是由混凝土的收缩应力等负面影响造成的[2]。

3 施工处治技术

3.1 接缝养护技术

3.1.1 接缝填缝料损坏维修

（1）将裂缝内的杂物、碎块清理干净，使用高压风将缝内的灰尘清理干净。

（2）在对胀缝进行处理的过程中，应将热沥青涂刷在缝壁表面，提高填料与缝壁之间的黏附效果，而后将接缝板压入缝内，传力杆与接缝板之间的缝隙可使用沥青进行填补。

（3）可使用加热式的填料回填裂缝，使用灌缝设备进行填料，填缝作业时，可使用铁钩将回填料在缝内来回搅动，保证回填料具备良好的流动性，同时能够提高缝内填料的密实度。如空气温度非常低时，可使用喷枪对接缝部位进行预加热处理。

（4）正常温度下的填缝作业与加热式填缝料方法基本上是相同的，只是其不需要对填缝进行加热处理。

（5）填缝施工及质量验收必须满足《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）、《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GBJ 97—87）管理要求[3]。

3.1.2 纵向接缝张开维修

（1）当接缝部位的宽度未超过10mm 时，可使用橡胶沥青、焦油类等填缝料进行施工。

（2）当接缝部位的宽度保持在10～15mm 之间时，可使用常温施工式填缝料进行施工。正式施工之前，应按照标准的比例配制回填料，对缝内进行清理，而后使用挤压枪将填料注入缝内。

（3）待纵向裂缝的张口宽度保持在15～30mm 之间时，可使用沥青砂填补裂缝。

（4）当接缝部位的宽度超过30mm 时，可将裂缝凿开，缝槽的宽度设置为5cm，深度设置为7cm。沿着裂缝的两侧设置14mm 的钉孔，设置φ12mm 螺纹钢筋把钉，使用与原有路面强度相同的混凝土对开槽部位进行填补，在纵缝一侧均匀涂刷沥青[4]。

3.1.3 接缝板边出现碎裂时的维修

（1）使用切缝机沿着破碎区域的边缘进行切割，切割面应与混凝土路面保持垂直状态，切割后的区域应该保持规则形状。

（2）将板内的混凝土碎渣清理干净，使用高压风将其内的杂物吹干净，确保裂缝处于干燥状态。

（3）施工人员应该选择使用高模量的补强材料填充裂缝，材料的质量性能必须满足《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）管理要求。

（4）当补强材料的强度上涨达到使用强度以后，施工人员才能够开放交通。

3.2 裂缝的维修技术

3.2.1 扩缝灌浆法

如混凝土路面的裂缝宽度未超过3mm 时，施工人员可使用扩缝灌浆法进行处理。

（1）使用冲击钻对裂缝进行扩缝，将裂缝扩大为1.5～2.0mm 的沟槽，沟槽的深度不得超过既有裂缝的深度，同时不得超过板体厚度的2/3。

（2）使用高压风将沟槽内的碎屑清理干净。

（3）将0.3～0.6mm 的细石填补在槽内。

（4）将聚硫环氧灌缝料填充在裂缝中。

（5）待灌缝料固化1～2h 后即可开放交通。

3.2.2 直接灌浆法

如裂缝的宽度超过3mm 时，但是并未出现破裂现象，施工人员可使用灌浆法进行施工。

（1）施工高压风将裂缝内的杂物清理干净。

（2）裂缝部位及两侧4mm 区域涂刷聚氨酯底胶，涂刷的厚度控制在0.4±0.1mm 之间。

（3）按照标准比例配制固化剂与环氧树脂，保证回填料搅拌均匀。

（4）将填缝材料灌入裂缝中，灌缝作业完成2～4h以后即可开放交通[5]。

3.2.3 条带罩面补缝

如裂缝的宽度超过3mm，但是并未超过15mm时，则可以使用条带罩面进行处理，具体情况可以参照图1 中信息所示。

图1 条带补缝（单位：cm）

（1）在裂缝的两侧15cm 部位向外延伸，使用切割机切割缝槽，切割的深度设置为7cm。

（2）使用风镐对破碎的混凝土进行切除处理。

（3）按照1 个/50cm 的间距设置钉孔，钉孔的直径保持在2～4mm 之间。

（4）将快凝砂浆填补在孔槽中，将把钉压入钉孔中，把钉选择使用16mm 螺纹钢筋，把钉长度至少要达到20cm，弯钩部分的长度为7cm。

（5）对裂缝壁进行凿毛处理，将表面松动的混凝土碎渣清理干净。

（6）凿毛处理以后，在缝壁涂刷砂浆。

（7）使用速凝混凝土浇筑沟槽，浇筑范围应该覆盖沟槽周围20cm。

（8）对混凝土进行养护。

（9）对缩缝进行架加深处理，而后灌注填缝料，具体情况可以参照图2 中信息所示。

图2 条带补缝(单位：cm)

3.2.4 全深度补块

如裂缝的宽度超过15mm，且裂缝较为严重，可使用深度补块法进行处理。这种方法可以细分为：集料嵌锁法、刨挖法、设置传力杆法，详细如下。

（1）集料嵌锁法。这种修补方法比较适合应用在无筋混凝土路面面板断裂场景中。一是标记出需要进行修补的缺陷区域，使用切割机将缺陷区域割除，在标记区域的外侧4cm 部位，使用切割机进行割缝，割缝的深度为5cm，具体情况可以参照图3 中信息所示。二是使用风镐对破碎区域的混凝土进行破除，保证全锯口与半锯口之间4cm 区域凿为毛面。三是对基层进行平整、压实处理，如若基层的碎石受到影响，则应该需要铺设C15 混凝土，并进行压实处理。四是将混凝土填补在破碎区域中，对混凝土进行振捣，混凝土浇筑的高度应与既有路面保持平齐。五是混凝土浇筑、振捣作业完成以后，及时进行养护。六是切锯缩缝，切缝的深度控制在板体厚度的1/4 左右，而后灌入灌缝料。七是混凝土强度达到设计强度以后，即可开放交通。

图3 集料嵌法

（2）包口挖法亦称刀T 形法。这种处理方法比较适合使用在接缝部位的传递荷载效果偏差场景中。一是严格按照规范要求进行施工。二是相邻的裂缝横边下侧开挖15×15cm 区域，将其作为荷载传递开挖槽。

（3）设置传力杆法。这种方法比较合适应用在温度比较低的重交通荷载场景中。一是严格按照规范要求进行施工。二是对基层进行平整、压实处理，然后安装传力杆及拉杆，传力杆的位置应设置在板体厚度的1/2 部位，传力杆的直径应适当的大于钢筋直径2～4mm，传力杆的间距设置为30cm。三是横向传力杆的直径设置为25mm，传力杆的长度设置为45cm。四是拉杆设置应该与传力杆相同，但是拉杆的间距应该设置为80cm，拉杆可选择使用Xl6 螺纹钢筋，拉杆的长度设置为80cm。五是使用环氧砂浆浇筑传力杆、拉杆与孔之间的空隙，保证不会出现松动现象。六是混凝土施工过程中，需保证拉杆与传力杆的位置不会发生变化，一旦发现二者的位置发生变化，应立即对其进行调整。

3.3 错台的维修技术

3.3.1 沥青砂填补法

第一，表面治理：为保证道路结构层的整体性，应该对破碎的路面及裂缝比较宽的路面进行修补，提前将路面清理干净，在洁净的表面上洒布沥青油，沥青油的用量控制在0.4～0.6kg/m2。第二，摊铺沥青：摊铺作业过程中，施工人员需严格控制摊铺方向，遇到坡道时，需对沥青砂浆的稠度进行合理的调整。修补面的坡度应该设置为i≤1%。第三，碾压：在正常交通情况下，可不对其进行碾压处理。但是对于转弯、加速路段可使用轮胎压力机进行碾压。第四，开放交通：待施工完成12～24h 以后才能够开放交通。

3.3.2 细石混凝土修补法

第一，正式施工之前，施工人员使用风镐将错台部位的板体凿除2～3cm。第二，可使用压缩空气对路面的杂物进行清理。第三，细石混凝土的配合比具体情况可以参照表1 中信息。第四，混凝土浇筑、振捣完成以后，及时进行养护，待混凝土的强度达到设计强度以后，即可开放交通。

表1 细石混凝土配合比

3.4 破碎板块的维修技术

3.4.1 旧混凝土路面板处理

具体的处理方法：其一，当基层损坏的厚度未超过8cm 时，可先对基层进行压实处理，然后浇筑与原混凝土路面相同强度的混凝土。其二，当基层损坏的厚度超过8cm 时，同时路面存在凹凸不平现象时，需要先对基层进行平整、压实处理，然后浇筑C15 混凝土。混凝土的集料粒径不得超过31.5mm，掺加量至少达到170kg/m3。

3.4.2 设置排水系统

混凝土路面排水问题处理，路面的边缘及路肩应该设置排水系统。

（1）一侧混凝土板返修时，应设置盲沟，盲沟可设置在接缝部位。

（2）多个板块需要进行返修时，将盲沟设置在坡底部位。

3.4.3 拉杆、传力杆补设

施工人员先将破碎的混凝土路面清除，如若相邻板块设置有传力杆或拉杆时，则需要对拉杆、传力杆进行修复。如若局部区域存在断裂现象，则应该在断裂部位与新浇筑混凝土面之间设置拉杆，使用冲击钻进行布孔，清孔作业完成以后将拉杆打入孔内。

3.4.4 钢筋安放

（1）边缘钢筋。将10～16mm 的钢筋布设在板块边缘50mm 部位，钢筋垫块的厚度大概为40mm，垫块的布设间距不得超过800mm。

（2）角隅钢筋。在胀缝两旁的角隅部位安装BIZ-14mm 钢筋，混凝土振捣密实以后，其与设计厚度之间的偏差不得超过5mm。

（3）板底钢筋网。在对混凝土面板进行翻修过程中，施工单位应选择使用与原混凝土路面强度相同的混凝土。如若混凝土的承载力过低，则应在混凝土的底部设置钢筋网。设置钢筋网可以有效提高路面的承载力，同时能够降低基层网裂对道路面层的影响。钢筋网片的配置量可按路基、基层、行车荷载进行确定。正常情况下，钢筋网的纵向钢筋与横向钢筋可使用电焊方式进行连接。

3.4.5 混凝土摊铺

在摊铺混凝土之前，施工人员应对基层进行平整处理，平整以后将其表面的杂物清理干净，适当洒水进行湿润处理，检查模板与支撑构件的牢固性与稳定性，保证传力杆、拉杆位置满足设计图纸要求，各项工作检查合格以后开始摊铺混凝土。混凝土的坍落度应该控制在5～20cm 之间，混凝土的松铺系数K 应该保持在1.10～1.25 之间，如若混凝土偏干，则应适当提高K 值；反之，则应该降低K 值。摊铺过程中，模板的顶部应设置厚度为25mm 的木条，避免振捣作业过程中混凝土出现外溢现象。

4 结论

综上所述，本文主要是对小型农村公路的路面质量病害进行研究分析，结合实际问题提出合理的处治措施。在经过全面研究以后，得出以下结论：第一，接缝养护：接缝张开问题的修补方法、接缝出现破碎现象处治方案；第二，裂缝维修技术，常用的方法包括：全深度补块法、直接灌浆法、罩面法；第三，错台修补方法：轻微错台修补法、严重错台处理法。以上修补方法能够有效处理乡村混凝土路面出现的质量缺陷，此次研究旨在提高小型农村公路的施工水平，为大众提供一个良好、舒适的行车环境。