灰土路基混凝土路面早期裂缝及断板问题探析

侯莉

摘要：随着水利工程投入的加大和人民收入水平的提高，水利工程规划不只注重水利工程修建，也兼顾田间生产条件的改善，考虑水利工程的投入主要还是解决水利的问题，不是交通、公路部门道路投资大标准高，田间道路工程很多设计为水泥混凝土路面，但其基层设计为石灰土路基。

关键词：灰土路基 路面 早期裂缝 断板

中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：

本人参与监督管理的2011年小型农田水利重点县建设项目，道路既为石灰土路基的混凝土路面。石灰土路基造价低廉，具有较高的强度及较强的整体性，但施工技术复杂，工序要求精细，影响石灰土质量因素较多，施工质量控制比较困难。在去冬今春的施工过程中，发现施工期间有数量众多的裂缝出现,有的路面浇筑后还未拆模就出现裂缝，时间短的在浇筑当天下午,时间长的在浇筑后3-5天,且裂缝有逐渐扩大和发展的趋势,日浇筑4m宽路面长120-150m左右的水泥混凝土路面，出现的横向裂缝3～5条，多得8-10条左右。裂缝发展的结果既产生“断板”，断板是水泥混凝土路面的主要危害。混凝土路面早期裂缝及断板问题一直困扰着施工企业、监理、业主等参建各方，现就灰土路基混凝土路面早期裂缝及断板产生的原因、对策及断板处理措施谈几点看法：

一、裂缝产生的原因

1.1石灰土路基的因素

（1）石灰土路基强度不足

石灰土路基是混凝土路面荷载的直接承当者，没有足够的强度或强度不均，混凝土路面就会下沉弯折而开裂损毁，因此必须严格控制路基施工质量。

（2）石灰土路基平整度影响

石灰土路基表面不平整，致使浇筑的混凝土路面，厚度不一致，在荷载作用下，转折处产生局部应力，而使混凝土产生开裂。

（3）石灰土路基钙化时间影响

养生时间短，石灰没有充分钙化，部分大一点的颗粒，在浇筑混凝土后，进一步水解，产生巨大顶力，至使混凝土路面开裂破坏。

（4）水灰土路基含水量少

混凝土浇筑时，基层没有及时洒水，石灰土基层干燥，含水量少，吸收混凝土拌合物中水份，使混凝土迅速脱水，不能满足混凝土凝结需要，而产生开裂。

1.2混凝土路面的因素

（1）混凝土原材料

石子颗粒不规整，片状、针状颗粒含量大，级配差，水泥品种与混凝土强度要求不匹配，水泥熟化时间短，水泥早强剂添加超量，砂子颗粒细、杂质多含泥量大等都将严重影响混凝土路面浇筑质量，易产生裂缝。

（2）混凝土配合比

水灰比偏大，施工中为了满足和易性需要常采用较高的配合比，而水泥完全水化最低水灰比为0.26-0.29，偏大的水灰比增大了水化初期骨料表面的水膜厚度，影响了混凝土的强度，易产生裂缝。

（3）混凝土施工工艺

搅拌不足或过分，远距离运输混合料产生离析，浇筑不均匀，振捣不密实，形成混凝土的强度不足，易导致早期开裂形成断板。振捣时间不宜过长，否则会造成分层粗骨料沉入底层，细骨料留在上层造成强度不均匀，致使表面收缩裂缝增加。混凝土浇筑期间因停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料、收工等原因使混凝土的浇筑作业中断，再浇筑时未按施工缝处理，导致新旧混凝土结合不良和收缩不一致形成一条不规则的裂缝。

（4）混凝土干缩

干缩是指混凝土处于干燥环境中，混凝土内部吸附在胶体颗粒上的水分蒸发引起胶体失水，另外在混凝土毛细管内游离水分的蒸发，使毛细管负压增大，由此造成混凝土的干缩现象，这种干缩表面较大，内部较小，导致混凝土表面受到拉力作用，当拉力超过混凝土抗拉强度时，在混凝土表面将产生裂缝。

（5）混凝土养护

养生不及时或养护方法不当。尤其是气温高、湿度大、风速强的不利条件，就会使混凝土表面水分蒸发过快，从而形成干缩裂缝。

（6）切缝不及时

混凝土路面的长度随着浇筑进度而增长，其抗拉、抗折强度增加，板内拉应力、弯折应力同时增大，超过混凝土的极限强度时，即在路面产生裂缝，切割假缝的作用就是使之在切缝处，有规则的断开。掌握切缝时间很重要，切缝不及时，造成混凝土内应力集中在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

二、预防和控制裂缝措施

2.1严格控制石灰土路基的施工质量

基层必须按照规范施工，严格控制好基层标高以及平整度，对于路基其压实质量的要求应达到规定的压实度和弯沉值，并充分考虑地下水对路面稳定性的影响，做好排水设施。

影响石灰土强度的因素较多，总结起来有土料、石灰的品质及剂量，混合料含水量、施工季节、碾压密实度及成品的养护方面。

合理选择土质，有条件的优先选用塑性指数在15-20之间，颗粒的最大粒径不大于10mm的粉质粘土或粘质粉土。

进场石灰要能满足技术规范所要求的技术标准，采用Ⅲ级以上的生石灰，在使用前7～10天集中溶解。消解后的石灰应保持一定的湿度，以免过于飞扬，但也不能过湿成团，并筛除超过10mm以上的颗粒尽快使用。布灰均匀，充分拌合，及时进行灰剂量检验，含灰量必须符合设计和技术规范要求，否则，必须进行二次布灰。

在最佳含水量时碾压，板体密实度大，能够较好防止灰土干缩裂纹，增强板体结构整体性，提高板体强度。选择合理的施工天气和季节，石灰土不宜在冬季施工，施工气温不低于5℃，并最好在第一次冰冻来临之前结束施工，降雨季节应停止施工，防止冰冻水泡破坏灰土板体的强度。石灰土成型后及时进行压实度试验，合格后及时进行保湿养生，养生期一般不少于7天，封闭交通。

基层养生结束后，及时浇筑水泥混凝土路面，以防止基层因暴露时间长产生干缩裂缝。基层若出现裂缝，在面板浇筑前应采取封闭裂缝处理，预防因基层裂缝反射到面板上来。

2.2严格控制混凝土原材料质量

合理选用水化热低，干缩性小的水泥，可有效防止早期裂纹。施工中，不得使用高温水泥，特别是刚出炉的温度超过70℃应严禁使用。不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用；尽量采用旋转窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。

水泥混凝土路面的主要力学指标是抗折强度。不同质量、不同级配的骨料，其抗折、抗压强度的差异很大，尽可能的采用碎石和粗砂，碎石最大粒径不超过40mm。①骨料的强度应高于混凝土标号的1.5倍，其压碎值不宜大于20%。②骨料材质要符合质量要求，通过硫酸钠溶液浸泡，然后烘干，经5次循环的质量损失不宜大于8%。③骨料中片状颗粒应控制在15%以内。⑤颗粒级配合理。路面混凝土宜采用三级配骨料，小尺寸骨料必须用足，大尺寸骨料不能过多。④骨料中粘土、淤泥、尘宵、硫化物和硫酸盐、有机物、云母、轻物质及针片状颗粒等有害杂质，要采用高压水冲洗措施将其控制在3%以内。

2.3严格混凝土配合比

材料颗粒、级配、水灰比和用水量对防止混凝土早期裂缝起重要作用。首先要严格按设计配合比施工。其配合比设计要通过实验拟定设计配合比，试拌调整配合比后，还应当根据现场浇筑条件，材料干湿度程度，摊铺机具和气候条件随时进行调整，按照调整好的配合比施工，集料称量误差控制在3%以内。其次是尽量减少单位用水量和单位水泥用量，也可以通过掺加减水剂和加气剂以及良好的集料级配来实现混凝土的和易性。

2.4混凝土制作及运输

每天开始拌和前，应根据天气变化情况，测定砂石材料的含水量，以调整拌制时的实际用水量，要坚持称量配料，要派人每半天检查混合料的塌落度2次，自拌混凝土1-2cm,商品混凝土不超过7cm。要控制好拌合时间（一般为90秒左右），以保证混合料均匀水泥砂浆充分包裹石子。

混凝土在运输过程中，应注意行车平稳，防止混合料离析，运输距离不宜超5km。如遇下雨、烈日等气候，混合料表面须加盖覆盖物以防雨水的渗透和水份的蒸发，从而保证混合料的均匀性。

2.5优化施工工艺

（1）控制混凝土的浇筑过程

混凝土在浇筑过程中，用人工摊铺时，应该用铁锹反扣，不能远距离抛掷，以防止拌和物离析，同时要注意摊铺均匀，考虑混凝土振捣后沉降量，虚铺厚度增加约10%。振捣是使混凝土密实的重要手段，必须均匀有序的进行，出现过振或漏振动，都会造成混凝土强度不均匀。混凝土的振捣应该从靠边角的地方用插入式振捣器有序的振捣，尤其要注意充分振捣密实，然后再用平板振捣器纵横交错地全面振捣，最后用振动梁托振，振动梁速度不宜过快，每分钟1m左右即可，托振过程中多余的混凝土将随着振动梁的托移而刮去，底凹处应及时补填，以保证混凝土路面平整度。

（2）注意控制施工温度

混凝土浇筑的温度一般应低于30℃，夏季施工时不宜超过35℃。并采用人工降温措施，一般选在早晚施工效果较好。同时注意保持基层顶面在浇筑前充分湿润，对干燥的骨料充分洒水或在料场搭棚遮阳以降低温度或采用冰水进行搅拌。在施工中要经常注意天气变化情况，如遇温度急剧变化和大风突然来临应提前养生。高温时修整抹面后应及早覆盖，避免日照，保持表面温度，减少水分蒸发。

（3）缩缝的预防及切割

控制混凝土路面裂缝产生，一是预防，采取合适的缩缝构造形式，合理缩缝间距，诱导缩缝在裂缝位置展开，如在混凝土板底部设诱导裂缝的木条，使弱断面效用更加显著。混凝土收缩应力随着板长的增加而增大，因此我们尽可能采用短板，设缝间距一般4-5m为宜。二是切缝，在缩缝发生前及早形成弱断面，切缝深度一般为混凝土板1/3-1/4。根据施工进度温度条件，配备足够的锯缝机械，提高锯缝质量的关键是掌握最佳锯割时间，最佳锯割时间主要是受强度的影响，切缝时间早强度低，易产生缺边掉角的现象，切缝时间晚水化热产生的温度应力不能及时释放，当温度应力超过超过混凝土抗折强度时，就会发生裂缝断板，通过切割试验，混凝土路面最佳切割强度可确定在2.5～3.0Mpa，由此我们可以看出混凝土路面板最佳切割强度允许范围很小，施工中必须严格掌握切割时间，配足切割设备，确保在允许的混凝土强度范围内，切割完毕。切割时间一般在混凝土抹面拉毛后4-24h，如遇天气等原因，应每隔20-40m先锯一条缝，及时释放板内早期应力，然后抓紧补切，间距4-5m。

2.6采取合理的养护措施

混凝土中水分蒸发过快干燥而产生裂缝，并保证水泥水化过程的顺利进行，混凝土必须及时养生，路面一般采用覆盖麦草、棉毡毯等湿养生和覆盖塑料薄膜两种方法。

三、断板的处理方法

裂缝进一步发展，就形成断板，必须采取相应的措施进行处理，否则路基进水将造成大面积混凝土路面毁坏。目前实践采用的方法有：

（1）断裂严重，路面丧失大部分承载能力。将断裂及断缝两侧宽30-40cm的范围内混凝土板全部凿除，并清至基础层，重新浇筑。

（2）细而集中，浅裂缝或路面有表面缺陷。在断缝两侧宽30-40cm的范围内凿除混凝土，深度8-10cm，放置钢筋网浇筑细石混凝土，施工时凿除混凝土表面，形状要尽量规整，新浇部分应与原板颜色一致，与拉毛的纹路一致，保持混凝土路面整体效果。

以上两种方法采用，都要注意新老混凝土的一致性，并使之粘接良好，必要时加入膨胀剂，以防形成新的断缝。

无论采用什么办法处理，都属于补救措施，从根本上防止发生裂缝，降低断板率，则需以预防为主。精心施工，剔除每一个可能发生裂缝断板的因素，把握好切缝的时间、深度，在施工中不断总结经验，提高混凝土路面施工技术水平。

结束语

每个工程项目的设计方案不同，原材料、施工设备、施工人员等施工条件千差万别，工程所处的地理位置及气候条件不断变化，所以在工程实践中要灵活掌握，因地制宜，采取有针对性的措施，但只要严格执行施工操作规程和技术要求，在施工中抓好基层强度，保证浇筑质量，及后续的切缝养护等防治措施，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。