浅谈水泥混凝土路面断板的原因及防治
摘要：近些年来，随着公路建设事业的逐步发展，水泥混凝土路面已成为目前路面面层的主要结构形式，但在施工实践和使用中暴露出许多技术问题，混凝土断板就是其中之一。结合工程实例，对水泥混凝土路面断板的产生原因及危害进行了深入分析，并相应提出了防治处理措施。
关键词：混凝土路面；断板；原因；防治
近些年来，随着公路建设事业的逐步发展，水泥混凝土路面已成为目前路面面层的主要结构形式，但在施工实践和使用中暴露出许多技术问题，混凝土断板就是其中之一。结合工程实例，对水泥混凝土路面断板的产生原因及危害进行了深入分析，并相应提出了防治处理措施。
一、水泥混凝土路面断板及其危害
所谓“混凝土断板”是指水泥混凝土路面在施工养生期或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经发展使整块混凝土板块断裂形成两块或两块以上不规则的现象。断板是水泥混凝土路面的主要病害之一，特别是施工期间出现的断板，将直接影响到水泥混凝土路面的使用年限。
我们知道，水泥混凝土路面破坏都是从裂缝开始的，随着使用年限的增加，车辆荷载的重复作用，路面会沿裂缝处逐渐发展、扩大，最后导致整个板体破坏。同时，由于裂缝的出现，地表水渗入到基层和土基的机会增加，使路基强度降低，也会加剧对路面的破坏作用。因此，在施工期消除和减少水泥混凝土路面断板的现象尤为重要，断板率己成为控制水泥混凝土施工质量的主要指标之一。
二、水泥混凝土路面断板原因分析
1、前期养护不充分，特别是夏天炎热的施工季节。由于混凝土的初凝阶段需要大量的水份，而炎热夏天的天气又极易造成水份的散发。混凝土在凝结过程中因缺少水份而导致强度无法达到设计要求，造成断裂。此种断板为半透式，并在表面形成大量细小裂纹，形如蜘蛛网状。在混凝土硬结初期，由于强度还很低，这时如果养生不当，混凝土内部产生收缩，从而使混凝土开裂产生断板，这是施工养生期产生断板的根本原因。如果这期间(一般是在施工3～5天内)及时切缝，那么裂缝就会在切缝处断开，从而清除不规则裂缝。因此，从施工经验上看，掌握好切缝的最佳时间是控制混凝土断板的关键。
2、基底施工不合格。在进行基层施工时，其质量要求没达到规定值，例如压实度不够或基层有断裂层。当混凝土路面施工完成后，短期内不会发现断板，而在通车后经常出现断板，而且是大面积连续多块发生断裂或出现纵裂，其危害尤为严重。
3、因温度造成断裂。在某此地区，昼夜温差极大，混凝土内部在凝固过程中产生的水化热，受到变化极大的温度影响，直接导致强度不够。因此在昼夜温差较大的地区施工时，应采用覆盖物进行保温以降低温差带来变化。
4、混凝土原材料不合格。此类情况造成的断板较多，一是原材料级配不良，混凝土在拌制时达不到规定的和易性和坍落度，在混凝土浇注时，易造成骨料分离，水泥未全部溶解或对砂石的握裹率不足；二是原材料净度不足，砂、石、水等杂质较多，影响混凝土的和易性，并且化解部分水泥，影响了整体的混凝土质量。
5、混凝土配合比不合理。室内配合比设计与生产配合比存在一定差距，室内配合比设计时往往不经意对原材料有所挑选，而水泥混凝土是机械按照设定的配比进行生产的，对原材料没法选择，因此在生产水泥混凝土过程中，应验证室内配合比设计，及时做出调整。
6、混凝土的运输与浇注出现问题。因机械故障原因导致水泥混凝土超过初凝时间，则该混凝土应坚决予以弃掉。因为在连续浇注时，单一部位的混凝土出现问题直接影响到整体强度，易出现断裂。
7、外加剂使用不当。因为现代科技的发展，早已把过去单纯的早强剂，减水剂等发展为多用途复合型产品。因此在使用前一定要熟读说明书，特别是在温度较低或偏高时尤为重要，操作时应专人管理。
8、切缝及附件埋设不当。切缝时除掌握最佳时间外，还应保证切缝深度。当需埋设附件，如渗水井，标志物以及胀缝板、缩缝处理时，要认真按技术规范要求进行施工，以免出现不必要断板。
三、水泥混凝土路面断板的防治处理方法
水泥混凝土路面的施工，是保证工程质量的关键，要预防混凝土路面断板，就要切实把好施工质量关。在施工中预防断板的措施有以下几个方面：
1、严格控制混合料组成配合比，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。而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部位形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。
2、施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害。
3、在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀，将造成水泥混凝土的密实度不均匀。在密度小的区域内混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。
4、在混凝土浇筑过程中，要始终保持施工作业的连续性，一旦出现间断作业，必须设置一道施工缝，并布置传力杆，以防止因不设施工缝而出现断板的现象。
5、施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。而如果能够及时准确地切缝，就能引导混凝土面板凝固收缩力在切缝处规则拉断面板，从而避免在其他位置产生断板。根据河北省的具体情况，切缝深度约为板厚的1／4，同时切缝的时间也要及时，一定要在产生最大收缩应力之前切缝，才能有效。在混凝土抗压强度达到1?1MPa时，抹面后约3小时左右，就可以进行切缝，它可以比较有效地引导裂缝在预定的切缝位置上断裂，故避免了不规则的断板。
6、在基层施工中，使基层表面平整，也是预防混凝土路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板；另一方面，当基层标高低时，浇筑的混凝土面板就偏厚，而切缝深度又是按正常板厚实施的，这样在混凝土凝固过程中产生的拉应力的作用下，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此把基层的标高控制准确，表面平整光滑是预防断板的一个措施。
7、在施工中尽量避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。当气温高时，上部强度的形成比下部要慢。在这样的情况下，面板强度的形成不同步，容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板，所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工，或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土体的表面始终保持潮湿，确保昼夜温差不至太大，以预防面板断裂。
8、正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，是预防断板的有力措施。纵坡变化处、平曲线及构造物结合部都是应力应变集中的位置，在此处设置胀缝，是减少或释放应力应变的最佳方案，它可以大大降低在此处的断板率。
9、正确安装传力杆可以防止断板。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，从而形成裂缝而断板。
10、在混凝土面板底面与基层顶面间设置滑动层，减少面板与基层间的摩阻力，这样可以防止面板被拉断。当基层表面与混凝土面板底面的摩阻力很大，混凝土面板收缩和膨胀不宜自由滑动时，就使板内的拉应力增加，此时基层的裂缝也极容易反射到混凝土面板上而形成断板。滑动层设置形式一般有：(1)在基层上洒沥青透层油；(2)设1厘米厚的砂子(或沥青砂)滑动层；(3)用塑料薄膜设置滑动层。以上方法也可以组合使用。
11、严格控制开放交通的时间，加强养生和养护。水泥混凝土路面浇筑完毕后必须达到设计强度后方可开放交通，并对其及时进行养生、洒水，清扫，确保混凝土路面湿润、整洁，防止因缺水养生而产生干缩裂缝或断板。
12、混凝土面板要在切缝处埋置接缝板，并在接缝板位置上再行切缝，这是预防混凝土早期断板的有效措施。接缝板的高度是混凝土板厚的2／3，并应在基层顶面放置，这样就在此处形成了最薄弱条件，当混凝土面板产生拉应力时，裂缝就在此处产生，从而避免了混凝土面板的早期断板。
四、结束语
根据多年的施工实践证明，水泥混凝土路面只要采用正确的预防措施，混凝土路面的断板率就会大大减少。这对于保证水泥混凝土路面施工质量，延长混凝土路面的使用寿命将是十分重要的。