水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施
【摘要】水泥混凝土路面裂缝是混凝土路面主要病害之一。分析了产生路面裂缝的原因。提出了预防裂缝产生的措施。
关键词：水泥混凝土路面，裂缝成因，预防措施
1引言
水泥混凝土路面是目前公路建设中广泛采用的高等级路面。在国内外的公路、城市道路、机场道路中得到广泛应用，尤其近两年在农村公路建设中得到了推广。它具有载重量大、速度高、密度大等要求，同时具有强度高、耐磨、稳定性好、使用寿命长、日常维修养护量少、费用低等许多优点。然而，由于设计、施工、养护等诸多环节的不妥善，致使道路路面产生裂缝，有些裂缝甚至还很严重，从而成为影响水泥混凝土路面发展的一个关键性技术问题。
混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥、水以及存留在其中的部分气体组成。在具有一定的温度和湿度情况下，混凝土硬化并产生体积变形。由于组成混凝土的材料其变形不一致，互相约束产生初始应力，造成在骨料与水泥石粘结面之间或水泥石本身之间产生微细裂缝，这些裂缝既不规则，也不连贯，但在外界因素影响下，可以发展成宏观裂缝，直至引起路面早期损坏。本文总结了农村公路建设工程实践中的经验，就水泥混凝土路面裂缝产生的原因及如何消除外界因素的不良影响，以避免水泥混凝土路面裂缝产生进行了一些探讨。
2水泥混凝土路面裂缝成因分析
水泥混凝土路面裂缝主要表现为表层裂缝和贯通板厚裂缝（贯穿裂缝），其产生的原因是不同的。
2．1表层裂缝成因
在水泥混凝土路面上，表层裂缝的主要表现形式为龟裂。即混凝土路面表面上呈现碎小的六角形花纹状裂缝，裂缝很浅。其产生的原因既有设计上的原因，也有施工方面的原因。
设计方面的原因主要是指混凝土配合比设计不当。如水泥用量过大或砂率过大；外加剂使用不当或者掺量过大，混凝土在重力作用下产生离析而导致这类裂缝产生。就混凝土本身的性质而言，在混凝土水灰比不变的情况下，水泥浆和砂浆含量较多时，其极限拉伸值也较大，因此，如果采用过大的石料粒径，也容易产生裂缝。
施工方面的原因主要是混凝土浇注后，没有及时覆盖所造成的。混凝土浇注后，尤其是在炎热的天气或大风天气里，如果不及时覆盖，混凝土表面的游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，其值不能抵抗这种收缩应力而导致开裂。
2．2贯穿裂缝成因
贯穿裂缝是指水泥混凝土路面板产生纵向（顺行车方向）、横向（垂直于行车方向）贯穿板厚的裂缝，也即断板现象。
（1）纵向贯穿裂缝成因
纵向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生平行于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因是在路面施工后，由于地基沉降不均匀而导致出现不均匀裂缝，产生断板现象。如基层碾压不实，未达到密实标准；基层材料搅拌不均，导致基层不均匀沉降，也即由于路基发生局部的不均匀沉陷，如沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、路基未充分压实等原因导致路面板脱空，产生裂缝。
（2）横向贯穿裂缝成因
横向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生垂直于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因一是由混凝土本身的性质——混凝土抗拉强度太低低造成的；二是由施工不当——切缝不符合要求所造成。
混凝土抗拉强度很低，一般只有混凝土抗压强度的1/17～1/8。混凝土的抗裂性是指混凝土抵干缩变形和温度变形的能力，这些变形所引起的拉应力，如超过了混凝土的极限抗拉强度时，就发生裂缝。也就是说，这些变形量超过了混凝土的极限拉伸应变值时，混凝土就产生裂缝，过大时则引起贯穿裂缝。
由于温度和湿度的变化，混凝土会产生体积膨胀和收缩现象，这种变形如受到限制，将会使混凝土内部产生内应力，就有可能产生裂缝。因而水泥混凝土路面上每隔一段距离要设置胀缝或缩缝，而切缝质量的好坏直接影响着水泥混凝土路面的质量。如切缝时间掌握不当，切割不及时；切缝深度不符合要求，切缝过浅；切缝未切到头等因素均可引起混凝土路面发生横向贯穿裂缝。
3水泥混凝土路面裂缝的预防措施
3．1提高混凝土本身的性能
水泥混凝土路面产生裂缝的根本原因在于混凝土的极限拉伸应变值太小，不足以抵抗干缩变形和温度变形。为了提高混凝土的极限拉伸应变值或抗拉强度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施。
（1）混凝土的极限拉伸值随着抗压强度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗压强度可提高其抗裂性能。目前农村公路中水泥混凝土路面多采用C30、C35较高标号的混凝土。
（2）采用碎石配制混凝土。因为采用碎石配制的混凝土的极限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。
（3）控制混凝土骨料中的最大粒径。采用最大粒径较小的骨料配制混凝土时，可以提高混凝土的极限拉伸值。因此，《规范》中限制骨料最大粒径在一般公路中不超过40㎜，在高等级公路中不超过35㎜，甚至限制在25㎜以下。
3．2提高基层施工质量
水泥混凝土路面基层应具有较高的强度、较高的密实度和较好的水稳性。因此，在路基施工中，应严格按施工操作规程进行，做到分层填筑、分层碾压、分层测试。每层的压实厚度、压实度、平整度及路拱都要满足设计要求和规范要求。
3．3提高混凝土施工质量
（1）为了防止混凝土路面产生表层裂缝，一要在配制混凝土时严格控制水灰比和水泥用量，选择合适的集料级配和砂率；二要在混凝土路面浇注后及时用潮湿材料覆盖，防止强风和烈日暴晒。尤其在炎热季节施工时，应浇完一段，养护一段。
（2）及时切缝很重要。实践证明，适当的切缝时间对保证混凝土的质量有很大关系，切缝早了，会影响混凝土的整体质量，切缝迟了，由于大面积混凝土约束会出现裂缝，扩展后形成断板。一般混凝土的切缝时间是在拆模后12h左右（可以根据气温的高低适当调整切缝时间）。
（3）加适当的外加剂。一般来说，加减水剂可以减少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸发速度，减少混凝土的收缩值。
（4）模板需涂脱模剂，使混凝土与模板之间形成一层薄膜，减少混凝土与模板间的粘结作用，这样不易产生裂缝，也便于拆模。另外，在浇注混凝土路面时，要将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。
3．4加强混凝土路面初期裂缝的养护
水泥混凝土路面一旦出现裂缝，必须及时用水泥混凝土灌缝料及时灌缝养护，防止裂缝继续扩大，强化预防养护意识，而且灌缝要及时规范。
4结束语
由于设计、施工、使用过程中存在的某些不足，也由于混凝土内在原因及温度变形、湿度变化、地基不均匀沉陷变形的影响，在水泥混凝土路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求，在施工中切实抓好基层强度、混凝土的养护等各个环节，通过改善混凝土的质量和路面结构，并采取有效的浇注后的防治措施，水泥混凝土路面的裂缝现象是可以避免的。
参考文献公路水泥混凝土路面施工技术规范人民交通出版社
公路路面水泥混凝土试验规程人民交通出版社