水泥混凝土路面断裂原因及防治探究

[摘要]本文重点阐述了水泥混凝土路面特性和断裂病害产生的原因，并从交通量设计、材料、质量控制等方面对防止水泥混凝土路面断裂采取的措施进行了表述。

[关键词]：水泥混凝土路面断裂分析防治

[abstract] this paper mainly describes the cement concrete pavement characteristics and fracture, the causes of disease, and traffic flow from design, material, quality control, to prevent the cement concrete pavement fracture of countermeasures to express.

[key words] : cement concrete pavement fracture analysis control

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1概述

水泥混凝土路面具有承载力大、稳定性强、水毁影响小、使用寿命长，日常养护费用少等优点，近年来作为主要的路面结构形式在我国飞速发展起来。尤其象邯郸这样的平原城市，沥青供应相对困难，采取水泥混凝土路面是一种优选方案，但在实际建设和使用过程中，路面质量和服务年限存在许多问题，路面板的断裂是一种普遍病害，由于产生路面板块断裂的原因很多，甚至在特殊条件下，个别板块的断裂是难以避免的，因此，搞清路面砼板断裂原因，采取一定的切实可行的预防措施是十分必要的。

2原因分析

2.1早期裂缝产生的原因

2.1.1本质原因

由纵向、横向、斜向裂缝发展面产生的已完全折断成两块以上板块的水泥混凝土路面病害，称为断板。其特征是裂缝贯通全厚和板面，其本质原因主要是由于混凝土块体的内部温度应力与荷载应力大于混凝土的抗拉强度造成的。根据断裂发生的时间，可分为早期断裂和后期断裂，其中在施工及养生期间发生的断裂，称为早期断板或施工断板；在开放交通后，使过程中出现的断裂称为后期断板或使用期间断板

2.1.2原材料不合格

（1）水泥安定性差，强度不足。安定性差是由于水泥中游离态氧化钙（CaO）超过限量，水化慢，使水泥硬化后继续起水化作用，破坏了已硬化的水泥，致使砼板抗拉强度下降。

（2）水泥水化作用时产生热量过高或产生热量未能及时得到疏散、收缩量大也容易导致砼板断裂。

（3）集料（砂、碎石等）中含泥量及有机质含量超标，导致砼板早期断裂。

2.1.3基层标高失控和不平整

（1）基层未整平。由于基层未整平，使界面的摩阻力增大，在薄弱断面极易开裂。

（2）基层标高失控。当底面不平或路面不平时造成路面厚度不一致，在薄厚交接处，砼板收缩不均时产生开裂。

（3）用松散材料处理基层标高（现已不容许这种做法）。由于砼下部水分下渗过多或基层过度吸收至使砼变的疏松，强度下降，导致面板开裂。

2.1.4砼配合比不当（一般要求施工配合比强度应比设计强度提高15%）

（1）单位水泥用量偏大，收缩加大；水泥用量偏少，强度不足，，均易导致路面早期断裂。

（2）水灰比偏大。水泥水化的最低灰比约0.26~0.29，施工时根据和易性的需要予以增加，但一般要求在0.45以下。偏大的水灰比将增加水泥砼强度，易引起混凝土路面早期断裂。

2.1.5施工工艺不当

（1）搅拌不足或过分，造成粗骨料沉底，细骨料滞留在上层，致使振捣不密实，形成砼强度不足或不均匀，易导致砼早期开裂断板。

（2）搅拌时水泥或集料温度过高，加上水泥的水化热造成砼硬化过程中温差收缩加大而开裂。

（3）由于停电、机械故障或气候突然改变等因素使砼浇筑间断。若此时按施工缝处理，则新旧砼由于结合不良，收缩不一致也会造成断板。

（4）切缝不及时和切缝深度不足是施工工艺不当造成开裂的主要原因之一。如果能在砼成型后立即切缝，裂缝只会发生在切缝处，即可防止不规则早期裂缝，但砼切缝必须在终凝以后。当切缝前遇到环境气温骤降时，则极易发生不规则的早期开裂。

（5）养护不及时或养护方法不当造成开裂。尤其是在气温高、昼夜温差较大、湿度小、风速大的不利环境条件下更易发生砼板断裂。

2.1.6环境因素

水泥混凝土浇筑时，温度对混凝土板的收缩有着直接的影响，水泥的水化过程是一个放热过程，在混凝土硬化过程中释放大量热能，导致温度上升。在通常温度范围内，混凝土温度每上升10C，每延长米混凝土膨胀0.01mm，这种温度变形对面积板块极为不利，在混凝土内部产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低、洒水养护而冷却收缩，产生很大的拉应力，由于受到已有基层或已硬化混凝土的约束力，当外部混凝土的受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就会在产生裂缝后横向断裂。

2.2使用期间裂缝产生的原因

（1）设计方面。如果设计时交通量调查不准，路基、基层、底基层的模量和材料参数选用不当等原因而使路面厚度偏薄，就会使路面过早地出现开裂、断板。

（2）超重车的影响。由于交通运输业的迅速发展，大吨位车辆逐年增多，单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍，所以，超重车的增加是水泥混凝土路面使用期开裂断板的重要原因。

（3）路基不均匀沉降。致使沉降量不同的结合面产生错台，面板由于荷载作用导致断裂。

（4）基层失稳。基层施工质量不好，强度不均匀或较低，在荷载作用下产生断裂。

（5）初期微裂缝的扩展。初期混凝土收缩形成未反映到表面的微小裂缝，使用一段时间后，受行车荷载及温度应力的双重作用，部分裂缝将逐渐增长、变深，以致造成路面板断裂。

（6）排水不良。

（7）桥面铺装损坏。

3防治

3.1合理调查交通量，优化设计

在混凝土路面厚度、平面尺寸的设计计算阶段，应充分考虑交通发展状况，准确调查交通量及运输车辆的发展状况，避免因设计厚度偏小，平面尺寸不合理，在设计使用年限内由于交通量的增长或重载车辆增加造成面板提前破坏；选用适合当地环境条件的原材料，重视冻融性和耐久性；设计全面的排水系统，确保地表水、地下水不会对路基、路面造成侵蚀破坏。严格控制超重车辆通行。

3.2建立质量管理体系

路基压实质量要求达到规定的压实度值和弯沉什，特别是桥涵、构造物附近更应加强压实工作，保证路基有足够的、均匀的强度；排水设施应完善，并要充分考虑地下水对路基稳定的影响；路基填筑中，不同种类的土壤应分层填筑，避免土壤类型在路基上的突变造成沉降不一致，对于填挖交界、半填半挖结合处应按路面板的要求进行特殊设计，路槽以下部分处理。

3.3基层施工要严把质量关

严格控制基层顶面标高和平整度，以确保混凝土面板厚薄均匀性并减少砼板与路基顶面的摩阻力；严禁采用松散材料处理基层标高或不平整表面。在混凝土路面浇筑前应先检验基层强度，只有在其强度（弯沉值或回弹横量）及各项指标都达到设计要求后，方可组织面板施工；为使基层不过多吸收砼混合料中水份，在摊铺混凝土料前，必须在基层顶面进行适量地洒水湿润。水泥混凝土路面最重要的是要求基层强度的均匀性、稳定性最好。应尽可采用水泥稳定基层，严格控制细料，以增加基层的水稳性；建立验槽制度，按照设计要求保证基层的密实度。