混凝土路面裂缝产生的原因与防治措施的探讨

摘要：本文主要通过工程实例，分析了混泥土路面裂缝产生的原因，并对其预防方法进行了探讨。

关键词：混泥土路面；裂缝；预防方法

园区西永大道为二级道路，路基宽度为36m，车行道路面宽度为16m，路面结构为水泥混凝土路面，由于该路地处丘陵地区，在赶工期的前提下，施工质量与技术都存在诸多的问题，由于这些设计、施工的缺陷，路面经受反复重交通荷载、环境条件等因素，路面出现了大量裂缝现象。为了全面了解该路状况，通过对该路的病害进行了调查、分析，并对该路进行了相应的检测研究，经检测，发现路面混凝土板出现了大量的表层、纵向、横向、交叉等裂缝，边缘有中等和严重碎裂，部分出现面板破裂分成3～4块，出现板角断裂边缘有严重碎裂，高度有13～15mm错台的裂缝，缝宽有20mm左右。路面表层出现网状浅而细的裂纹或层状剥落,本文针对这一情况，结合对该路维修现场施工，对裂缝出现部位及处理方法进行介绍，以便为今后类似情况提供一定的参考和借鉴。

1裂缝产生的原因分析

该路出现的裂缝包括纵向、横向、斜向和交叉裂缝。它们的特征是通底的裂缝，板断裂为2～3块，初期还没有贯通板面，后期慢慢发展为贯通板面，出现的交叉裂缝状况为裂缝相互交叉，出现严重的破碎板，对于该路水泥混凝土路面，裂缝产生的原因，主要表现为：

1．1基层受破坏出现裂缝

(1)重复荷载应力、弯拉应力及收缩应力等综合作用；

(2)水的浸入及过大的竖向位移的重复作用，使基层受到侵蚀产生脱空。

(3)土基和基层强度不够，路基软弱或路面基层强度不足，沉降量过大；基层平整度不符合要求使混凝土板厚薄不均。

(4)路面基层材料拌和欠佳，水泥质量差、不稳定，填料杂乱和压实不好，产生不均匀沉降；

(5)施工操作不当，养生不好。

1、2混凝土板横向裂缝

(1)横向贯穿裂缝是指路面发生垂直于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝，是由于混凝土板的收缩和翘曲产生的拉应力超过了混凝土板初期极限抗拉强度，在较短的时间内出现横贯全幅的裂缝；

(2)工作缝位置设置不当。由于工作缝两侧混凝土的浇筑时间不同，造成凝结过程中产生的收缩变形不同步，当混凝土板在荷载作用下或自然因素影响下发生收缩时，容易发生横向裂缝；

(3)气温的急剧变化。因大风造成急剧冷缩，引起了混凝土早期裂缝的形成，混凝土强度和厚度控制不好，造成刚度突变，加上混凝土板的自重、车辆荷载、板与基层之间摩阻力和粘结力作用、以及昼夜温度影响，白天在板顶发生拉应力，夜间在板底发生拉应力，刚度突变处应力集中，当应力超过极限强度时，就会沿强度或厚度突变处产生裂缝；

(4)切缝不及时，使应力集中发生在混凝土板块的薄弱部位，从而形成不规则的裂缝；

(5)混凝土配合比不准确。砂、石材料含量大，骨料与水泥间的胶结力就会降低，混凝土的薄弱部位就会增多，强度弱的部位就会被拉裂。

1．3纵向贯穿裂缝

(1)贯穿裂缝是指水泥混凝土路面板产生纵

向、横向贯穿板厚的裂缝，也即断板现象，是垂直通底且与板角两边接缝相交的裂缝，裂缝垂直通底，边缘有严重碎裂和错台。其损坏原因通常是由于板角处受连续荷载作用，基础支撑强度不足等因素综合作用而产生。

(2)纵向贯穿裂缝是指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，由于基层碾压不实，未达到密实标准，基层材料搅拌不均，沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、路基末充分压实等原因导致路面板脱空，产生裂缝。

1．4交叉裂缝

部分地段出现此类裂缝，病害初期是在板面出现许多微小裂缝，进而逐渐发展至贯通，使板面横向裂缝与纵向裂缝互相交叉。其产生原因是由于混凝土配比不合理及混凝土干缩而产生的开裂。

1．5表层裂缝

在该路混凝土路面上出现龟裂现象。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，路面表层出现网状浅而细的裂纹或层状剥落，深度6―12mm的表层状剥落，其产生的原因是水灰比过大、过度抹面、养护不及时和集料质量低劣、水泥中的碱(氧化钠及氧化钾)与集料中的某些特定矿物质发生碱硅反应等，其产生的原因既有设计上的原因，也有施工方面的原因：

(1)设计方面主要是混凝土配合比设计不当，水泥用量过大或砂率过大；外加剂使用不当或者掺量过大，使混凝土在重力作用下产生离析而导致这类裂缝产生；

(2)施工方面主要是混凝土浇注后，没有及时覆盖，混凝土浇注后，尤其是在炎热或大风天气里，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，而此时混凝土强度很低，不能抵抗这种收缩应力而导致开裂。

2裂缝处理方法

由于该路混凝土板造成裂缝的原因复杂，有相当部位都出现纵、横、斜向裂缝现象，若不及时处理，就会随着时间的推移迅速扩展，其危害会越来越大。针对该路出现的各种裂缝，尽快找出了原因，并进行了处理以防危害扩大，根据裂缝程度、施工条件等选用下列方法：

(1)直接灌人法：对裂缝宽度大于3mm的裂缝，采用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注，对宽度在3mm以下的非扩展性裂缝，用低粘性沥青或环氧树脂等材料灌注；对于扩展性裂缝，则先沿裂缝凿槽，注人灌缝材料；对于因混凝土板下有构造物或埋设硬物而产生的裂缝，采用沿裂缝开凿后灌注填缝料的办法。

(2)喷嘴灌浆法：①清缝。用吹尘器配合细钢丝小钩子清除缝隙中的泥土杂物。②埋设灌浆嘴封闭裂缝：每隔30cm安装一个灌浆嘴，用胶布将缝口贴封，并涂上按1：2配合并加热熔化的松香和石蜡。③配灌缝材料：根据缝口宽窄，选用适宜的灌浆材料及配比混合调匀。④灌浆：将灌缝材料倒人可推挤的灌浆器中，在30―40min以内用压力将灌缝料由各灌浆嘴中灌人缝中，灌至将要顶动上面胶布为止。⑤用水泥浆封面，并喷洒养护剂。

2．1表面裂缝处理方法

对于仅存在于表面尚未贯穿的裂缝，在裂缝两侧各30―40cm范围内凿一条深度为裂缝深度(裂缝深度小于6cm的应取6cm)的槽，槽内各面保持粗糙清洁，先涂刷一层水泥净浆，水泥净浆的稠度以涂刷后用手指刮有痕而无槽为宜。稍等一段时间后(根据气温状况确定)，在槽内浇筑比原路面设计标号高一级的混凝土。

2．2贯穿裂缝的处理方法

裂缝虽已贯穿板厚，但基层尚未受到影响(裂缝处无翻浆)，其处理方法是剔除深度为混凝土板厚，在凿出的槽内顺路向打孔，用膨胀螺栓焊接纵向钢筋使其成为整体再微膨胀浇筑混凝土。对于贯穿全厚的中、重程度横向裂缝，其方法如下：

①顺裂缝两侧各约15cm，平行缩缝方向锯切两条7cm深的横缝(见图1)。

②两锯缝内侧凿除7cm。

③沿裂缝两侧lOcm，每隔50cm钻直径为1cm、深为5cm的钯钉孔。

④吹刷干净后，均匀涂刷水泥浆或环氧水泥砂浆。

⑤将钯孔填满砂浆后，把去污除锈后的钯钉插人孑L内安装。

⑥浇筑快硬混凝土，及时震捣密实，并抹平。

⑦喷洒养护剂，加深缩缝及灌注填缝料。

2．3对路面板纵、横向开裂的局部修补方法

划线放样，切开边缝，并凿除损坏部分；在边缝边缘两侧板厚中央钻洞，深l0cm，直径2―4cm，水平间距30―40cm。将洞内粉碎物清除并加以润湿，填实水泥砂浆后插入一根直径l8～20mm、长约20cm的螺纹钢筋。用水泥混凝土填塞捣实、抹平并喷洒养护剂(见图2)；对有钢筋网的路面板，裂缝位置离接缝不超过3m时，将破裂面的大小和深度，确定切割范围并放样，用切割机切开边缝，凿去破损部分，打成规则的垂直面。如遇到有钢筋部位时，不切断钢筋，对于缩缝，涂上沥青，防止新旧昆凝土粘结在一起，如为胀缝，设置接缝板。混凝土硬化后，用切缝机切缝，然后人工灌填缝材料处理。当裂缝位置离接缝超过3m时，则应把裂缝作为缩缝处理，修理裂缝部位。

2．4基层己破坏的裂缝处理方法

将混凝土板大范围破除，对基层进行处理，然后按设计要求浇筑混凝土板。接缝处按胀缝处理。若路基或基层较差，可将整块板加铺钢筋网。

3预防措施

针对上述存在的问题，根据产生裂缝的种类和原因，对各种裂缝采取如下的预防措施：

3．1对横向、纵向裂缝的预防措施

3．1．1加强基层处理

混凝土路面的基层必须密实、均匀、平整度好，同时基层必须养护好，基层的干缩裂缝易引起混凝土开裂，如；有裂缝必须处理好后方可浇筑混凝土。

3．1．2及时切割缩缝

掌握好合适的切割缩缝时机，是解决横向裂缝的重要环节，具体切缝时间与施工气温有关，气温较高期间，上午浇注的混凝土可于当天晚上完成切缝，下午浇注的混凝土应在第二天上午切缝。气温低时浇注的混凝土可在24h以后切缝。切缝的深度和长度满足设计要求。

3．1．3加强施工工艺

合理的施工工艺，对解决裂缝问题具有十分重要的作用。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和施工质量要求。同时，在施工时，采用真空吸水和对混凝土的二次振捣工艺，提高昆凝土的密实度和早期强度，增强抗拉能力。适时收水抹面，增加混凝土表面密实度和使混凝土产生的细微缝愈合。加强养护工作，混凝土浇注后应适时覆盖湿润养护，养护期不少于14d。、含泥量一定要符合规范。施工中混凝土的配合比要求准确。在配合比的选用上应尽量增加细集料用量，以提高混凝土的抗折强度。在水泥用量确定条件下，减少水灰比，以

3．2对交叉裂缝的预防措施

严格选料、配料控制。采用粒径较小的骨料配制混凝土，可以提高混凝土的极限拉伸值。因此，《公路水泥混凝土路面设计规范》中限制骨料最大粒径在一般公路中不超过40mm，在高等级公路中，不超过35mm，甚至限制在25mm以下。在施工过程中严禁使用过期的，不同标号的水泥、路用水泥应选用抗弯强度大、低水化热、收缩小的水泥，尽可能采用同一厂家、同一品种、同一标号水泥。砂石料的杂质降低收缩。

4、结语：

裂缝是公路建设中最易出现的公路病害，裂缝是水泥混凝土路面普遍存在的一种现象，它的出现不仅会影响公路的抗渗能力，影响公路的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响公路的承载能力，因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未然，尽可能地减少混凝土裂缝的出现，保证公路安全、稳定地运行。

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