水泥混凝土路面裂缝产生的原因及预防措施

张 颖 卫晓光

（洛阳市路星公路工程监理有限责任公司 洛阳 471000）

水泥混凝土路面是我国高等级公路路面的主要形式之一，具有刚度大、承载力强、耐久性能好、可就地取材、建设使用经济等诸多优点，在我国公路网构成中占有很大比重，广泛应用于国道、省道等高等级路面。随着公路水泥混凝土路面修建数量的逐年增多，在建设和使用过程中也出现了不少问题，水泥混凝土路面的裂缝就是其中之一。如何减少和预防路面裂缝，提高水泥混凝土路面的使用寿命是大家共同关注的问题。本文从水泥混凝土路面裂缝产生的原因入手，分析了预防路面裂缝的措施及方法。

1 水泥混凝土路面裂缝产生的内在原因

1.1 由于沉降而产生的裂缝

在混凝土硬化前，尚处于塑性状态，水泥和骨料由于材料的密度不同而发生自然沉降，内部自由水析出，引起沉降收缩裂纹。产生沉降裂缝主要原因是混凝土浇筑后，水泥和骨料在下沉阶段，如受到钢筋和其他埋件的局部阻碍、模板移动、基础沉降，使该处混凝土产生拉应力和剪应力时，该处就会产生沉降裂缝。裂缝一般均在浇筑后1～3h产生，属硬化前裂缝。如裂缝出现后迅速进行处理，采用二次抹面，重新加压抹平，使裂缝闭合，可达到较好效果。

1.2 由于干缩而产生的裂缝

水泥混凝土浇筑后，在硬化的过程中，由于水分在空气中蒸发及凝胶体失水而紧缩，随着混凝土几何体积的收缩产生拉应力，当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时，便会产生混凝土干缩裂缝。裂缝的主要特征是：表面开裂，走向纵横交错，没有一定规律；形似龟纹，缝宽和长度都很小，与发丝相似。

引起干缩裂缝的因素主要有：

（1）水泥中的硅酸二钙可产生很多肢体，它在干湿作用下，体积变化很大。水泥中的铝酸三钙水化时需大量的水，养护过程中膨胀值大，干燥时收缩亦大。这两种物质含量大时干缩性亦大。

（2）在冬季或夏季施工时，由于养护不及时，造成混凝土表面水分蒸发速度过快，超过了泌水速度而产生干缩裂缝。

（3）骨料的大小和级配也与干缩值有密切关系。级配良好时，空隙率小，砂浆含量减少，收缩值相对减少。如果砂率过大，石料含泥量过多，则会使混凝土过量收缩而产生裂缝。

1.3 由于温度应力而产生的裂缝

水泥混凝土具有热胀冷缩的性质，由于水泥水化作用是伴随发热的化学反应，所以在硬化的过程中释放大量热能，使内部温度不断上升。混凝土路面板的内部温度增高，使内部混凝土产生显著的体积膨胀，经参考有关实测资料，在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每米膨胀0.01 mm。这种温度变形，对大面积混凝土板块极为不利。而板面混凝土随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩。内部膨胀与外部收缩互相制约，产生很大的拉应力，而外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就会产生裂缝。

1.4 由于材料不良引起的裂缝

（1）水泥安定性不良引起的裂缝。水泥熟料如锻烧不充分，会产生较多的游离氧化钙，因它的水化过程很慢，导致水泥己凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀的体积变化不均匀现象，使路面出现龟裂、断板等。还有氧化镁及石膏的后果与氧化钙类似。

为防止水泥安定性不良引起的裂缝，应加强检验，并选用低碱性水泥。

（2）“碱－骨料”反应引起的裂缝。集料中的活性二氧化硅与水泥中碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾会产生化学反应，并在集料表面生成一种碱－硅酸凝胶体，这种凝胶体吸水后体积产生膨胀，使混凝土结构破坏，出现较深的网裂，这就是“碱－骨料”反应。

为降低“碱－骨料”反应，应选用低碱水泥和非活性集料。新出厂的水泥不能立即使用，因新出厂的水泥温度较高，且游离氧化钙等还没有完全消解。

2 水泥混凝土路面裂缝产生的外在原因

2.1 由于基层原因而产生的裂缝

目前，水泥混凝土路面基层采用的结构形式以水泥碎（砾）石稳定基层为主，因温度应力及其他因素的影响，基层浇筑好后，在一定范围内会自然断裂，由于基层的裂缝没有进行及时处理而反射到面层，使面层断裂。

2.2 施工不当引起的裂缝

施工裂缝主要是指由施工因素产生的裂缝。

（1）计量不准。集中表现在加水凭经验，水灰比时大时小，致使混凝土形成强度的差异，使早期裂缝机率增大。

（2）运输的影响。运输距离、时间过长，使混凝土在运输过程中发生“离析”，造成施工和易性差，影响振捣效果，导致混凝土板块早期裂缝的概率大大增加。

（3）振捣不够，拆摸过早，因而引起混凝土表面和边部开裂。

（4）混凝土养生问题。养生的目的是防止水分快速蒸发，使混凝土产生干缩变形发生早期烈缝，若操之过急则混凝土路面早期裂缝的机率将增大。

（5）切缝不及时。主要表现在施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，导致路面出现横向裂缝。

施工裂缝的产生，在很大程度上是施工管理问题，只要严格执行施工技术操作规程，因施工不当因素产生的裂缝是完全可以避免的。

3 水泥混凝土路面裂缝的防治措施

水泥混凝土路面由于各种原因出现裂缝后，若不及时采取措施，随着时间、气温变化、雨水渗入及行车作用，会最终导致全部路面的破坏。而水泥混凝土路面的修补工作不但费时费料，外观难看，而且工艺繁杂，费用较大，所以对水泥混凝土路面的裂缝应以预防为主，针对水泥混凝土路面裂缝产生的原因，采取正确的方法予以防范，预防和减少路面裂缝的出现，提高水泥混凝土路面的使用寿命。现分述如下。

3.1 沉降裂缝问题

沉降是混凝土的特性之一，完全避免是不可能的。沉降量与单位用水量成正比，即单位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。为防止和减少沉降裂缝，应从以下3方面着手。

（1）在保证混凝土和易性的条件下，降低混凝土的单位用水量，使用干硬性混凝土。

（2）选择在沉降结束以前快速硬化，而又不失去粘结力的水泥和外加剂。

（3）施工良好振捣，消除因泌水产生的水膜而减少混凝土沉降。

3.2 干缩裂缝问题

为防止干缩裂缝产生，首要任务是消除一切可能诱导“干裂”产生的因素。根据多年的实践证明：水泥标号越高，收缩越大；级配骨料粒径越小，收缩越大，产生干缩裂缝的机会就越大。预防措施主要应从以下3方面入手。

（1）根据不同的气候条件，选用合理级配。正确选用水泥、石料、砂率、用水量、外掺剂等，从减少干缩率来防止干缩裂缝。

（2）严格施工管理，防止水分过量蒸发，捣筑后，及时采用凉棚或其它遮盖物，将混凝土覆盖起来，避免风吹干燥，日光直接照射；进入养护期后，注意养生。

（3）不同外加剂及剂量，对混凝土干缩率有一定影响。因此，掺配外加剂前应对干缩率进行试验，然后再确定是否掺配和掺配量。

3.3 温度裂缝问题

对于温度裂缝，应该树立以防为主的思想。主要预防措施主要有以下3点。

（1）混凝土单位骨料用量愈大，其热膨胀系数愈小；水泥浆含量愈多，则混凝土膨胀系数愈大。因此，合理选择级配，采用水化热较低水泥，减少水泥及用水量，降低混凝土膨胀值，是防止温度裂缝的主要途径。

（2）施工管理中，应注意人工降温措施，对表层混凝土采取保温保湿防护措施，减少温度变形。

（3）对于大面积混凝土路面施工，应该做到及时锯缝，这是防止温度裂缝的有效措施。

3.4 反射裂缝问题

为防止因基层原因而产生的反射裂缝，在面板铺筑前，应对基层进行全面的破损检查，当基层产生纵、横向断裂时，应采取有效措施进行彻底修复。

（1）所有挤碎、隆起基层应清除，并使用相同的基层料重铺，同时设胀缝板横向隔开，胀缝板应与路面胀缝或缩缝上下对齐。

（2）当基层产生非扩展性温缩、干缩裂缝时，应灌沥青封防水，还应在裂缝上粘贴土工布或土工织物。

4 结语

水泥混凝土路面裂缝的产生是综合因素作用的结果，既有其内部原因，也有其外部条件。实践证明，只要认真分析裂缝形成的原因，采取正确的方法予以防范，在施工过程中严格管理，就可以最大限度地降低裂缝的产生，提高水泥混凝土路面的质量和使用寿命。