水泥混凝土路面裂缝的分析与控制
摘要：城市建设过程中，水泥混凝土路面是不可或缺的建设，然而由于设计施工等方面的原因，水泥混凝土路面将不可避免地出现不同程度的损毁，要做到有效的控制，必须对水泥混凝土路面裂缝的原因有个全面的认识，才能得到有效的控制。
关键词：路面，裂缝，混凝土
正文：
水泥混凝土路面具有强度高，使用周期长，正常维护费用低等优点；但同时具有一次性投资大，对损坏难以修复等缺点。水泥混凝土路面一旦出现裂缝，在车辆荷载、气温、雨雪等多种因素的影响下，路面很快就会出现损坏直至影响正常使用。下面就水泥混凝土路面裂缝产生的起因与控制进行一个全面的探讨。
首先认识一下路面的结构，路面由路基、垫层、基层、面层、路肩、路面排水等六个方面组成，哪个环节没有控制好施工的质量，都有可能引起路面的裂缝。下面就各个环节逐一分析与控制。
一、路基的质量问题主要在新老路堤的结合处，由于旧路堤经车辆荷载的反复作用，经长时间的沉降，已经稳定，而新填路堤在路面施工后，沉降尚未稳定，所以路基基底的辗压关系到路面是否会塌陷，这是防止路面开裂的第一道防线。另外，路基基底横向坡度较大，路基在施工完成后出现局部位移，导致路基裂缝的出现。对于由于新老路基结合处及路基基底横坡较大的情况，根据规范要求，原地面应挖成台阶（台阶宽度不小于1m），并用小型夯实机加以夯实。填筑应由最低一层台阶填起，并分层夯实，然后逐台向上填筑，分层夯实，当所有台阶填完后，就可按一般填土施工辗压，开挖台阶时，路面范围内的开挖宽度不足一个通行车道宽度时，则应挖够一个通行车道宽度，以增加通行车道路基的整体性。
二、垫层一般采用碎石垫层，碎石垫层关键是辗压后的密实度要求，密实度不够就会沉降，从而引起路面的裂缝。要控制好这一关，主要从材料要求与施工质量方面加以控制。
（一）、材料要求：抗压强度不小于80MPA，压碎值应小于35%；软弱颗粒小于5%；含泥量小于2%；扁平细长碎石含量小于20%；碎石规格为30-70mm，嵌缝料为15-25mm，摊铺时的平整度不大于+_15mm。
（二）、碾压以“先慢后快”、“先轻后重”为原则。压路机应逐次倒轴碾压，重叠宽度为三轮压路机的二分之一后轮宽，对双轮压路机不应小于30cm。碾压前先泼水，每平方米约泼水3-4kg。碾压自路边开始向路中移动，路边应重复碾压，避免石料向外挤动。在轻碾稳定碾压过程中应随时检查，如发现有高低不平现象，高出处应适当均匀撤出粒料，低凹处应适当填加粒料后再行压实。碎石层应在嵌缝前碾压坚实稳定。压实度大于95%。
三、基层的铺设，一般采用水泥稳定碎石路面基层，同样要求从材料的控制、水泥剂量的控制、含水量的控制加以把关。
（一）、材料控制上，水泥质量是关键，施工时应选取初凝时间3h以上，终凝时间较长（大于6h)、标号较低的水泥，不应使用快硬水泥、早强水泥以及一手超编制的水泥。
（二）、水泥剂量控制，水泥剂量太小，水泥稳定碎石强度则不能满足承载力要求，水泥剂量太大，既浪费材料又会使基层产生裂缝，对面层构成局部破坏，所以水泥用量应控制在经济合理的目标上。
（三）、含水量的控制，当水泥稳定碎石中的含水量较小，混合料不但难以碾压成型，而且造成水泥的物理、化学反应不全面而造成结构难以形成，造成板体松散，沿线各施工单位由于原材料的差异，其重型击实试验得出的最佳含水量值差别较大，不过一般在6.5%~8.5%之间，个别在9%以上，所以施工时应该通过试验得到较为准确的最大干密度和最佳含水量，确保施工压实度。
最后，水泥稳定基层一定要坚持7天养生，28天正常养护，只有这样才能确保稳定层的质量要求，杜绝路面裂缝的产生。
四、面层是路面的核心，它充当混凝土路面抗折强度要求的角色，也就是说面层混凝土的质量是水泥混凝土路面是否产生裂缝的又一主要原因，面层混凝土产生裂缝的主要原因有沉降裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、施工裂缝等四种。
（一）、沉降是混凝土特性之一，完全避免是不可能的。但沉降有一定限度，随着各粒子间的相互接触，水泥浆的逐步凝结，将导致沉降停止。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，应该做到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；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。施工良好震捣，消除因泌水产生的水膜而减少混凝土沉降。
（二）、混凝土的干燥收缩也是混凝土特性之一，正是因为这一特征，能使混凝土密实，提高混凝土与钢筋之间的粘结力。但是干缩量超过一定程度就会产生裂缝。干缩裂缝的产生与使用材料、配合比、板块尺寸、养护条件、外加剂等有密切关系，水泥标号越高，收缩越大；矿渣水泥比普通水泥收缩大；级配骨料粒径越小，收缩愈大；生产干缩裂缝危害的机会就越大。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。主要做到：首先根据不同气候条件，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。其次严格施工管理，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。最后控制外加剂的掺配量，外加剂的掺配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作试验后，再确定是否掺配和掺配量。
（三）、温度裂缝的常见横向裂缝、纵向裂缝、板中裂缝、板边裂缝等现象，对于温度裂缝，应该树立以防为主的思想。在施工管理的过程中，主要做到：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；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；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。
（四）、施工裂缝主要是指由施工因素产生的裂缝。主要原因有震捣不够，拆摸过早，因而引起混凝土表面和边部开裂；另外在不中断交通的情况下，分边施工，先期施工的混凝土板块通车后，影响新浇筑的板块，产生震动裂缝。对防止施工裂缝的产生，并非一个纯技术问题，在很大程度上是施工管理问题。只要严格加强施工质量管理，正确执行施工技术操作规程，因施工因素产生的裂缝是可以防止和避免的。
五、路肩的施工往往是最容易忽略的问题，路肩的主要作用有：保护行车道等主要结构的稳定；为发生机械故障或遇到紧急情况的车辆需要临时停车提供位置；提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感；可供行人、自行车通行；为设置路上设施提供位置；作为养护操作的工作场地；在不损坏公路构造的前提下，也可作为埋设地下设施的位置；改善挖方路段的弯道视距，增进交通安全，使雨水能够在远离行车道的位置排放，减少行车道雨水渗透，减少路面损坏。路肩结构层同路面结构尽可能保持一致，消除“挡坎”现象，或路肩基层材料采用透水性材料，并在根据需要在路肩增设排水管；通常采用密级配粒料或其它材料做成不透水基层，在路肩下设置横向盲沟，将水沿面板和基层界面通过路肩排出路基外。
六、路面排水处理的好坏，直接关系到路基结构层的寿命，路面面层在实际使用过程中的损坏过程可归纳为：冲刷~起泥~脱空~破坏。由于大量的路表水通过路面的接缝、裂缝及其外侧边缘渗入路面结构层中，路面在车轮的荷载作用下，面层与基层之间会产生高压水流，从而侵蚀基层表面，这就是冲刷作用（据有关资料介绍，在冲刷过程中，排出的水流速度可达5~8m/s）。含有从基层内冲刷出的细料成分压力水，从路面面板中接缝、裂缝处喷溅出，这就形成了起泥。一旦起泥现象出现，面板就会局部失去基层的支承作用而形成脱空，势必显著增加板内的荷载应力，随车轮荷载和环境因素的反复作用，使脱空区扩大，板的支承条件恶化，导致面板产生断裂及错台，严重者发展在破碎板及沉陷。
地表水渗入结构层内，应能及时排出路外，以免滞留产生冲刷作用，若条件合适的话，可在基层顶面设置1cm的下封层，以防止路表水下渗后侵蚀基层；尽可能提高结构层密实度和平整度、横坡，以减少路表水的下渗；路面底基层采用级配碎石或级配砂砾等透水性材料时，宜采用全宽施工，使渗入结构层的水能够顺利排出路基外，减少对路基的破坏；重视水泥混凝土面层接缝的设计和施工，减少路表水向结构层的渗透。
综合以上分析，水泥混凝土路面裂缝产生的原因是多方面，我们在设计施工过程中应注意每个环节的控制，从路基、垫层、基层、面层、路肩、路面排水等六个方面加以控制把关，只有这样，才能提高路面的使用性能和使用寿命。
参考资料：
1、《公路路基施工技术规范》
2、《公路水泥混凝土路面设计规范》