水泥混凝土路面裂缝的成因和施工控制措施

崔祥新 张 玮

（枣庄市公路管理局，山东 枣庄 257071）

1 前言

产生断裂的板块被裂缝分成两块或数块，破坏了路面的整体性和抵抗冲击、振动的能力，并使基层与混凝土板之间产生往复交变的相对位移。加上裂缝处的渗水影响，导致基层结构的破坏。基层破坏的结果反过来使面层产生更大的断裂。如此恶性循环，随着时间的推移，导致混凝土路面使用功能丧失。本文对水泥混凝土路面裂缝成因进行分析，并从设计、配合比、材料、施工、成品保护与管理等方面提出预防改进措施。

2 水泥混凝土路面裂缝成因分析

2.1 温度应力

混凝土在硬化期间水泥放出大量水化热，使混凝土内部温度升高，水泥水化热在1～3天内可放出热量的50%，由于混凝土内部和表面的散热条件不同，形成内外温差，造成温度变形和温度应力。温度应力和内外温差成正比，温差越大，温度应力也越大。砼的早期抗拉强度较低，当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时，产生裂缝。

2.2 干缩变形

干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。

2.3 路基基础的影响

混凝土面板下的基层应平整、坚实、抗变形能力强、整体性好。如果路基压实时局部未达到质量标准，或填筑路基的材料不符合标准，或在路基尚未完成自然沉降便急于开始水泥混凝土路面的施工，使路基产生不均匀沉降，导致混凝土板产生裂缝，严重的会产生断板。另外，如果地下水位过高，地质条件差，路基含水过高，会使路基强度降低，承载力下降，水泥混凝土路面产生较大的变形荷载而导致裂缝。

2.4 道路基层的影响

如果基层甲整度差，导致混凝土面层厚度不均匀，在行车荷载及温度翘曲应力作用下，使路面应力集中。当应力超过极限强度时，就会在厚度薄弱处产生裂缝。

2.5 材料的影响

水泥质量的稳定性是十分重要的因素。水泥的安定性差，凝结硬化时的收缩量大，使混凝土板面产生许多微小裂纹，在外部荷载及自然因素作用下扩展为裂缝。不同标号及品种的水泥混杂使用，硬化时间及收缩量不一样，同样会形成裂缝。

砂石材料中若有过量的泥土和石粉，会削弱水泥的胶结力，延缓水泥硬化，降低混凝十的强度，在使用时容易产生裂缝。

2.6 配合比的影响

水反比偏火使混合料中被水占有的空间较大，但只有其中一少部分参与水化反应，剩余水分逐渐蒸发，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干缩。用水量越大孔隙率越大，T缩率也越大，明显地降低混凝土的强度。

水泥用量不合理使混凝 收缩量增大。由于水泥本身固有的收缩特性，使混凝土中水泥用量越大，收缩量也越大，在施工时便容易产生裂缝。

砂石料的级配不合理使抗折强度降低，因为不同级配的混合料其抗折和抗压强度有较大的差异。

砂偏细会引起水泥用量过大。砂在同样重量的前提下，粒径越小，砂粒总表面积越大，这就需要较多的水泥来包裹砂粒表面，从而增高水泥用量，引起水泥混凝土收缩量增大。

2.7 施工因素的影响

2.7.1 由于操作人员不严格按配合比要求进行控制，或搅拌时间不够使混凝土搅拌不均匀，每罐混凝土配合比不均匀，使混凝土中强度发展和收缩量不均匀，在混凝土内部形成有害应力，在外力作用下会在应力较大处开裂。

2.7.2 浇筑混凝土的影响。浇筑混凝土时，由于振捣不均匀，局部振捣不密实，容易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝。

2.7.3 切缝的影响。混凝土随着时间的推移，其强度和收缩量都在增大，内部拉应力也相应增大。在混凝土浇注成型后未能及时切缝形成人造缩缝，以致板体收缩产生的拉应力超过了混凝土某一局部的初期极限抗拉强度，引起该处产生横向裂缝并造成应力集中，致使裂缝迅速扩展，使板体在较短时间里出现贯通全幅的裂缝。

2.7.4 传力杆安装的影响。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。如果传力杆安装偏斜，则在传力过程中会将混凝土顶破，从而形成裂缝。

2.7.5 混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要。混凝土浇筑成型后，逐渐开始凝结硬化。当空气中相对湿度较小时，混凝土中水分就会不断地被蒸发掉，造成混凝土由表到里逐渐失水，如果养护不及时，就会造成顶面失水快，收缩迅速；底面失水慢，收缩缓慢。翘曲后则可能使混凝土面板产生裂缝。混凝土养护不连续，养生期未到就停止养生，使混凝土强度不能正常发展，也是引起断板和裂缝的原因。

2.7.6 施工机械设备的影响。由于机械设备故障使混凝土的浇筑工作无法连续进行，会在路面混凝土中形成人为施工缝，此新旧混凝土接茬处是容易产生裂缝的位置。

2.8 过早开放交通

在混凝土尚未达到设计强度就提前开放交通，此时混凝土承受不了外界荷载的作用力，当这一作用力超过了荷载的临界状态时，断板或裂缝就产生了。

3 裂缝施工控制措施

3.1 合理设计

为了防止水泥混凝土路面的裂缝，各有关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家，对水泥混凝土路面的设计理论及规范要求，进行深入细致地研究和讨论，根据当地的地理位置，环境、地形、沿线工程地质和水文地质，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求。

3.2 严把材料关

水泥：用于路面混凝土的水泥一般采用道路专用水泥或≥32.5级普通硅酸盐水泥，水泥应早期强度增长快、收缩性小、抗冻与耐磨性能好，施工中应尽量使用同一厂家生产的同一品种、同一级别水泥，并按规定做好复试试验。

砂、石料：砂应用级配良好的中粗砂，尤以河砂为准，避免采用不清洁的含泥量过大或含杂质的砂。石子应质地坚硬、级配良好，最大粒径应≤40mm，严禁采用强风化的石子。砂石料的含泥量应符合规范要求，不干净的应采取冲洗、过筛等措施，并重新检验合格后才能使用。

3.3 精心组织施工

3.3.1 严格控制路基、基层的质量，保证其密实、稳定、平整，路基弯沉及基层强度必须达到要求。特别是半填半挖路段及挖方路段，需要认真处理，加强压实。

3.3.2 认真按施工配合比及规范要求进行混凝土的拌和，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标，并严格控制水灰比。

3.3.3 注意施工温差，尽量避免在高温或低温及温差较大的气候条件下安排施工。

3.3.4 浇筑混凝土时，由专人负责振捣，保证振捣均匀，振捣间距和振捣时间要掌握合理，保持施工作业的连续性，一旦出现间断作业，必须设置施工缝，并布置传力杆。

3.3.5 正确安装传力杆。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。

3.3.6 及时锯切横缩缝，缝深必须达到设计要求深度，在缩裂发生前及早形成弱断面。需要时，还可以考虑在横缩缝位置的混凝土板底部加设诱导裂缝的木块，使弱断面效应更加显著。

3.3.7 在混凝土终凝后用草袋、砂或土工布等全面均匀覆盖并充分洒水保湿养护，保证混凝土路面14～21天的潮湿状态，使用混凝土的水化作用充分。

3.4 成品保护与管理

混凝土路面施工完毕后，要做好工程成品保护工作，设立路障，未达到设计强度不允许通车使用。加强对车辆控制，严禁超载车辆通行，超过设计荷载能力的特种车辆需要通行，应先进行论证并采取减少路面损害的措施。

4 结束语

形成混凝土路面裂缝的原因有很多，包括设计、施工、使用过程中的不足，混凝土的内在因素及温度变化、湿度变化、地基不均匀沉陷的影响等等。施工时只要严把材料关、工序关、工艺关，抓好基层强度、混凝土的配合比设计、切缝的时间和深度以及养护等各个环节，并结合当地的施工环境和条件，综合考虑，采取有效的防治措施，混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。

[1]廖国新.水泥混凝土路面施工工艺及裂缝病理分析[J].湖南交通科技；2000年02期.

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