水泥混凝土路面防裂断浅析

摘要：从路堤填筑质量和水泥混凝土路面施工过程两个方面分析水泥混凝土路面开裂的原因以及防止水泥混凝土路面开裂的方法。

关键词：水泥混凝土路面；破坏原因;收缩开裂;防治

中图分类号：U416文献标识码： A 文章编号：

水泥混凝土路面作为主要的路面结构形式从2003年我区农村公路建设中得到飞速发展。从这些公路的使用情况来看，水泥混凝土路面的返修率较高，且返修时间较长，严重影响公路的正常使用，最严重的病害就是开裂破坏，如何防止水泥混凝土路面开裂无疑是一项重要且紧迫的任务。

1 水泥混凝土路面开裂产生的原因

导致水泥混凝土路面开裂的原因较多，通常有路基不均匀沉降、汽车严重超载、路面基层不合格、水泥混凝土本身质量问题、施工过程中水泥混凝土的收缩开裂等。下面就路基不均匀沉降及施工过程中水泥混凝土收缩开裂为主进行分析。

1.1 路堤不均匀沉降

路堤是以土石为原料，经机械压实而形成的，它须经过相当长时间的排水固结沉降后才能趋于稳定。如果整个路基均是以土填筑的，且沉降是均匀沉降，则不会引起水泥混凝土路面开裂，问题是路基有路堤和路堑，路堤的高度不同，路堤所经过的地段地质情况各异，就会导致路基出现不均匀沉降。

由于路基的不均匀沉降，引起水泥混凝土板受力状况发生变化，水泥混凝土路面板抗压强度较高而抗拉强度相对较低，一旦大吨位车辆行驶，对水泥混凝土路面板的拉应力将会超过水泥混凝土面板本身的抗拉力而被拉裂，产生裂缝。

1.2 施工时水泥混凝土收缩开裂

施工时水泥混凝土收缩开裂。收缩可分为冷缩和干缩，在动荷载反复作用下因疲劳破坏而开裂。其中疲劳破坏除车辆作用外，也与板内收缩应力有关。在限制条件下，水泥混凝土收缩变形会引起内部很大的弹性拉应力，此应力随着水泥混凝土弹性模量的增大和收缩量的增加而增大，水泥混凝土路面板在应力的作用下会发生一定的徐变，徐变后的拉应力增长超过水泥混凝土路面板的抗拉强度时，水泥混凝土路面就会开裂。

再者，面层和基层间存在很强的摩阻力，这是不容置疑的，但这种摩擦力到底有多大，对路面使用性能有多大影响，目前很难精确计算。但对于层间摩阻力，这种摩阻力不仅仅是物理学上的摩阻力，因为面层和基层间的约束力不是纯物理学上的力学结构模型，它是由静摩擦力和层间粘接剪应力组成，这也无疑增加了水泥混凝土路面自由伸缩的约束力，使水泥混凝土路面板内应力多元化。

以上两个方面均已表明引起水泥混凝土路面开裂的原因是水泥混凝土板内产生较大的拉应力，当这种拉应力超过水泥混凝土路面板所能承受的能力时，水泥混凝土路面就出现开裂。

2 水泥混凝土路面防裂

2.1 针对路基不均匀沉降

2.1.1 搞好基底处理

路基是线形工程，它所跨越的区域较大，遇到的基础地质条件不同。不同的地质条件，特别是不良地质条件的基床，对路基质量是一个较危险的影响因素，如处理不恰当，或处理不彻底，则在其上填筑路堤或铺设底基层，均会造成意料之外的过大的沉降。

2.1.2 搞好填切交界处的处理

填切交界处是路基沉降的易发区，当路堤在斜坡上或填切交界处，或原有路堤上或路堤处在垂直路中线测得的坡度大于1:5时，应把原地面挖成台阶，台阶宽度不应小于Im，用小型机具进行夯实并向内侧倾斜2%。在铺筑水泥混凝土路面时，在该处宜设置伸缩缝。

2.1.3 搞好台背填筑

目前，从建成通车的公路来看，构造物台背跳车是通病，然而最明显的是台背沉陷或错台，主要原因是台背回填质量差。为此，在施工中应做到：台背填筑要求每层松铺厚度不得大于20 cm，压实度不得小于95%，回填材料最大粒径不大于15 cm，且应有良好的级配和透水性。

2.2 针对施工时水泥混凝土收缩开裂

2.2.1降低水泥混凝土收缩量

降低水泥混凝土收缩量，主要是采用膨胀技术，该技术在许多工程项目中被采用。主要用于水泥混凝土的防裂、消减应力、防水、防渗等。其基本原理就是用膨胀来补偿或抵消水泥混凝土的收缩，以降低水泥混凝土的收缩拉应力，防止路面开裂。在水泥混凝土的配制过程中，可采用膨胀水泥或在水泥中掺入膨胀剂来实现这个目标。

2.2.2 减轻层间限制

减轻层间限制，就是拓展水泥混凝土板的伸缩自由度，减小水泥混凝土面层间的伸缩自由度，减小水泥混凝土路面各层间的粘接力。

消除层间粘接剪应力的方法很多，如：涂油、铺油毡、确保基层平整度等。通过试验对比：确保基层平整度，采用塑料薄膜隔离的方法，施工简便，既起到隔离作用，又不影响层间传力效果，价格也便宜。通过几个工程实践应用，效果良好。

2.2.3适时进行路面锯缝

施工阶段温度应力大于水泥混凝土抗拉强度时就可能发生施工断板。分析水泥混凝土凝固过程中的抗拉强度，与温度应力对比，判断发生断板的条件，最后根据温度确定锯缝时机。

从水泥混凝土板凝固阶段的湿度特性来说，在水化热、气温和日光辐射的作用下，板温随着浇筑时间不同在不同时刻出现峰值和谷值。以水泥混凝土浇筑时为0计，对于42.5号水泥来说，0～6 h为升温过程，6～12 h为降温过程。这是一个具有规律性的现象，如果暂不考虑翘曲应力和胀缩应力，6～12 h阶段水泥混凝土面板处于降温收缩状态，容易发生裂缝。而从水泥混凝土面板凝固阶段的强度特性来说，水泥混凝土早期强度以10～12 h时段增长最为缓慢，抗裂能力的增长也最慢，由早龄期水泥混凝土抗拉弹性模量的增长规律并对比上下午浇筑的水泥混凝土抗拉弹性模量，下午浇筑的水泥混凝土处于降温期间，模量值比上午低，在第10 h低2倍以上时降低水泥混凝土的温度应力有利。这就解释了施工时普遍出现的上午浇筑的水泥混凝土路面板容易出现施工断板的问题，因而一般水泥混凝土路面板锯缝时间以水泥混凝土浇筑后10 h为宜。

3、结论

大量的工程实践表明，路基不均匀沉降及施工时水泥混凝土收缩是水泥混凝土路面裂断的主要原因。做好水泥混凝土路面的防裂断，才能铺筑出优质的水泥混凝土路面，延长路面的使用寿命，解决山区人民出行难的问题。

参考文献：

[1]《公路水泥混凝土路面施工技术规范》交通运输部 JTG F30-2003

[2]《水泥混凝土路面板底支承不均匀的力学分析》交通运输部公路科学研究所硕士学位论文，2003.

[3] 姚祖康主编《水泥混凝土路面设计》安徽科学技术出版社，1999.