水泥混凝土路面断板防治措施初探

摘要：本文通过水泥混凝土路面的施工，结合三轴整平工艺操作规程要求及质量控制标准，分析了水泥混凝土路面断板的成因，并从混凝土配合比设计和混凝土路面施工两方面提出了积极有效的防治措施。

关键词：水泥混凝土路面断板病害防治措施

1前言

为更好地满足大交通量、超重车载的使用要求，缓解优质沥青供应矛盾，加上广西矿山资源丰富、水泥产量大，因此修筑强度高、刚度大、稳定性好、养护费用低的水泥混凝土路面自然条件优越。我们在施工中重点对水泥混凝土路面的断板进行了认真的分析研究，严把施工质量关，严格控制新建水泥混凝土路面的断板率,取得了显著的经济效益和社会效益。

2水泥混凝土路面断板的原因分析

水泥混凝土是以水泥为胶结材料、以普通砂石为集料并以一定的比例加水搅拌成型的复合材料，其主要的技术性质包括新拌混合料的工作性、硬化混凝土的强度、变形及耐久性。水泥混凝土路面板的断裂与其技术性质有着直接的关系。

2．1表层裂缝

表层裂缝主要表现形式为龟裂，即在混凝土板表面呈不规则短小裂纹，缝深未及板底，但在行车过程中可能发展贯通，这主要是由于水泥混凝土的收缩变形造成的。混凝土的收缩分为塑性收缩、化学收缩、物理收缩和炭化收缩四种形式。混凝土的收缩能使混凝土产生内应力，并在混凝土内部产生微裂缝，破坏混凝土的微结构，降低混凝土的耐久性。当内应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时，内部微裂缝就会发展，导致混凝土路面表层裂缝。另外，由于三轴整平工艺容易提浆过厚，使得混凝土板表层干缩开裂，在大风天气，沿风向的垂直方向更容易出现表层裂缝。

2．2混凝土板的纵向断裂

纵向断裂是指水泥混凝土板在平行于道路行车方向产生的贯穿板厚的裂缝。纵向断裂主要是由于地基的不均匀沉降或路基强度不足或基层稳定性差造成的。对于地基的不均匀沉降、高填路基的垂直沉降及侧向滑移，应在地基处理、路基施工特别是高填路基施工中重视其填料质量、保证其碾压效果，加强路基表面和内部的排水，对于路面基层则选择强度高、弯沉值小、抗冲刷能力强的半刚性基层结构，以提供均匀稳固的支撑条件，有效克服混凝土板的纵向断裂。

2．3混凝土板的横向断裂

横向断裂是指垂直于行车方向产生的贯穿混凝土板厚的裂缝。水泥混凝土的抗弯拉强度很低，一般只有抗压强度的l／17～1／8。水泥混凝土在凝结硬化过程中产生的收缩变形和温度变形引起的拉应力，如果超过了混凝土板的极限抗弯拉强度就会产生混凝土板的横向断裂。混凝土中水泥用量越高，凝结硬化速度越快，收缩变形就越大。温度变形是由于大气温度周期性变化或日温差较大时在混凝土板厚度范围内产生的内应力所造成。特别是夏季日温差较大时，由于变化周期短，温度内应力在混凝土板厚度范围内呈不均匀分布，造成上下板面的温度坡差，致使混凝土板上下翘曲，当翘曲应力超过混凝土板的抗弯拉强度时，混凝土板就会横向断裂。

2．4混凝土板边角断裂

混凝土板边角是水泥混凝土板的薄弱部位，一是由于侧模的模壁效应，施工时较难保证板角密实，因而板角部位的强度偏低；二是设置接缝消弱了混凝土板边的承载能力，相邻板边若无传力杆，其传荷能力也就较差；三是混凝土板在温差梯度作用下，产生伸、缩和翘曲，并在板边缘中点产生温度疲劳应力，因此造成混凝土板边角在车轮荷载作用下更加容易断裂。

另外，水泥混凝土中水泥的碱与某些活性集料发生化学反应即碱一集料反应，也可导致混凝土板产生膨胀开裂破坏，而且这种破坏是长期的，难以补救。随着水泥含碱量的增加和水泥用量的提高以及含碱外加剂的普遍应用，碱与集料反应的破坏也越来越明显。克服碱与集料反应破坏的积极措施一是使用含碱量小的水泥，二是在混凝土中掺加酸性外加剂。

3水泥混凝土路面断板的有效防治

针对混凝土板断裂的原因，我们在混凝土路面施工时重点从以下两方面进行了严格的技术把关，以期达到提高混凝土抗弯拉强度和降低各种变形应力的影响。

3．1混凝土配合比设计方面

3．1．1混凝土配合比设计是保证其强度、工作性、耐久性和经济性的关键，由于水泥混凝土路面的断裂主要是抗弯拉强度不足所致，所以试验室进行混凝土配合比设计时应充分考虑单方水泥用量、水灰比、粗集料粒径粒形及水泥品种、性能等主要因素，而施工单位的素质和管理水平，也对混凝土板的抗弯拉强度有较大影响。当施工单位管理水平优秀时，强度的偏差系数一般小于10％，当施工单位管理水平良好时，偏差系数则为10％～l5％。而偏差系数越大，对混凝土板的抗弯拉强度的要求就会越高，施工控制的水泥用量也就会越大，甚至超出设计用量。

3．1．2使用粒径较小的粗集料。现行《水泥混凝土路面施工及验收规范》中对水泥混凝土路面的最大粗集料粒径规定为40mm，近几年的施工配合比设计也主要采用20～40mm碎石。但从粗骨料对混凝土强度的粒径效应方面考虑，用于路面混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于30mm，且宜采用连续级配的石子，40mm最大粒径混凝土的抗弯拉强度值是偏小的，而且均方差较大，易发生离析，耐疲劳、耐磨性和抗冻性也较差。同时要求集料的级配良好，质地坚硬，并严格控制超粒径含量不大于5％。

3．1．3选用强度高、干缩小、耐磨性强与抗冻性好的水泥。水泥混凝土路面断板现象严重，除施工质量的原因外，与水泥的路用品质有直接关系。选择水泥时，不仅要强度高、波动小，而且要安定性良好。立窑水泥由于在烧制过程中窑中间和边缘、上下的烧制温度不同而造成水泥稳定性较差、游离钙和氧化钙含量较高，这对水泥混凝土抗弯拉强度有较大的负面影响。不同的施工环境，对水泥的品质有不同的要求，比如夏季施工，水泥的细度宜粗不宜细，要求使用普通型中热或低热水泥，而冬季则相反。坚决禁止不同生产厂家的水泥间杂混用，以免产生不同的应力区块造成不规则的路面断板。

3．2施工方面

3．2．1严格控制集料中的含泥土(石粉)量。集料中的土、泥和石粉含量对混凝土抗弯拉强度影响很大，并且使路面塑性收缩开裂的机率和干缩变形量大大增加。现行国家标准规定：粗集料泥土含量≤1％，砂的泥土含量≤3％，但实际上用于工程的集料泥土含量由于环境污染往往超标。对于集料含土量的控制一是重视料源管理，在碎石加工过程中加强筛分，去除石粉和泥土，并禁止在雨天加工碎石，以免石粉和泥土粘附于石子表面而混入集料堆；二是硬化处置砂石料堆放场地，并采取篷布遮盖措施，积极防止集料的二次污染；三是要求对用于工程的中砂全部过筛(8mm)使用，彻底筛除砂中的土石块。

3．2．2认真控制混凝土拌和料的水灰比、集浆比和砂率。如果混凝土拌和料的水灰比忽大忽小，在摊铺时，又不注意摊铺的均匀性，就会形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而形成裂缝和断板；水泥浆在混凝土拌和物中，除填充集料间的空隙率，还包裹集料的表面，以减少集料颗粒问的摩阻力，使混凝土拌和物具有一定的流动性，如果集浆比过小，则集料的含量相对减少，就会出现流浆现象，使混凝土拌和物粘聚性和保水性变差，同时降低混凝土的强度和耐久性；砂率的变化可导致集料空隙率和总表面积的变化，因而影响混凝土的工作性。所以在施工中控制好混凝土的水灰比、集浆比和砂率，就会提高混凝土拌和料的技术特性，从而降低混凝土板的断板率。

3．2．3使用具有自动计量装置的强制式拌和设备，以保证混合料的配合比要求和良好的工作性。新拌混凝土良好的工作性包括满足运输和振捣要求的流动性；不为外力作用产生脆断的可塑性；不产生分层、泌水的稳定性；易于振捣致密的密实性。实践证明，先进的混凝土拌和设备完全能满足国家规定的混凝土的允许误差要求(水泥±1％，集料±3％，水±l％)，而且有效避免了拌和物的“夹生”现象，以及粗细集料聚积造成的混凝土硬化过程中的应力集中现象。

3．2．4重视基层的质量检验。水稳碎石基层应稳定、密实、平整光滑，为减小混凝土板与基层间的摩阻力，现场采取在基层表面适时洒布乳化沥青透层油的措施，以提供混凝土板在温度变化时的合理滑动减小温度应力；严格控制基层标高在设计要求内，避免由于混凝土板厚度不均匀产生的应力集中，导致在行车荷载作用下相对较薄部分产生断裂；在浇筑混凝土前，洒水湿润基层工作面，防止基层干燥吸湿而增强混凝土的塑性收缩。

3．2．5混凝土浇注过程中，应采用高频振捣棒辅助三轴整平机均匀振捣密实，否则，密度小的区域内混凝土板底部多成蜂窝或空洞，致使混凝土板中产生不同的弯拉应力区。同时，还要尽量避开高温时段，减小温差效应，以免造成混凝土面板胀缩变形的较大差异和强度形成的不同步，诱发强度较弱部位的不规则断裂。浇注完毕后立即采取遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土板表面始终保持潮湿状态。混凝土板成型后及时喷洒养护剂以防止早期的收缩裂缝，辅以草帘湿养既可防止太阳的直接曝晒，减小混凝土板的温差梯度，又对混凝土板的早期强度形成提供了理想的温度和湿度，而且避免了传统的沙土湿养造成的环境污染。

3．2．6混凝土板凝结硬化后适时切缝，以使混凝土路面板适应温度变化引起的收缩和膨胀。缩缝的间距一般按翘曲应力计算控制(4～6m)，但有时混凝土摊铺速度快，锯缝速度跟不上，为防止早期收缩致裂，也用“跳仓法”按均匀收缩应力控制的缩缝间距(20m)锯开，使得锯缝与摊铺速度一致。为有效引导裂缝在预定的切缝位置断裂，降低干缩变形和温度变形的影响，应尽量采用软切缝施工技术。软切缝在混凝土刚刚形成强度时(1.1MPa)进行，由于切缝较浅，不仅减少了施工成本，加快了工程进度，而且增大了板与板之间的咬合程度，加强了板缝处的传荷能力，降低了断板率。

4结语

实践证明，只有不断提高公路工程的科技含量，提高施工单位的技术素质和管理水平，强化施工过程中的质量监理，才能真正实现混凝土路面断板的彻底根治。

参考文献

1公路工程质量通病防治方法．河北省交通厅科技情报站，1999

2傅智．水泥混凝土路面滑模施工技术．北京：人民交通出版社，2000