水泥混凝土路面断板开裂成因分析及防治对策

【摘 要】水泥混凝土路面断板开裂是公路工程常见的质量通病之一，若没有得到及时有效地防治，将影响到路面行车的舒适度和安全。为此，本文重点就水泥混凝土路面断板开裂的成因进行分析，并提出相关的防治对策和修复方法，以提高水泥混凝土路面的质量，可供参考。

【关键词】水泥混凝土；裂缝断板；防治对策；修复

1、前言

水泥混凝土是一种非均匀的混合材料，其韧性比较差、抗拉强度低，在水泥混凝土路面浇筑形成的初期容易出现断板、开裂、错台等质量通病，尤其是断板、开裂现象十分严重，给路面的养护、维修工作带来极大的困难。若这些质量通病没有等到有效的处理，不仅会影响到路面形成的速度，舒适和安全，严重情况下很可能造成人员事故的伤亡和财产的损失。因此，道路管理部门必须重视，并积极采取有效的防治对策和修复方法，从而确保混凝土路面的使用功能和使用寿命。

2、水泥混凝土路面板断板开裂成因分析

2.1 设计方面的原因

强度是影响混凝土路面断板开裂的一个重要因素，而影响强度的主要因素是混凝土的配合比设计，如水灰比、含砂率、集料规格、级配等。混凝土配合比设计强度要比混凝土设计强度提高10%～15%，确保混凝土的抗弯拉强度、耐久性、耐磨性及和易性符合设计要求。

2.2 原材料选择方面的原因

路面混凝土对原材料的质量要求很高，不合格的原材料直接影响混凝土的质量，从而导致路面断板和开裂现象的发生。

（1）水泥的安定性差，强度不足。水泥中游离氧化钙含量超过一定限量时，就会降低混凝土的抗拉强度，容易产生裂缝。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度，使开裂断板的机率大大增加。水泥的水化热高、收缩大，也易导致开裂。

（2）集料（砂、碎石）的含泥量及有机质含量超标。水泥混凝土中水泥石与集料的界面粘结不良，往往是产生初期的开裂的薄弱部位。

（3）配合比设计不当。具体反映在一是单位水泥用量偏大，混凝土中引起收缩的主要原因是水泥石部分，过多的水泥用量，必然导致较大的收缩。二是水灰比偏大。水泥完全水化所需的结合水最低水灰比约为0.26～0.29，施工中采用较高的水灰比是为了满足和易性需要。但偏大的水灰比增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，影响了混凝土的强度。三是集料级配不良。不良的集料级配将可能造成混凝土的离析，粗、细集料聚集，形成强度和变形的薄弱区域。

2.3 施工方面的原因

（1）混凝土搅拌不均匀，造成混凝土拌和物“夹生”，粗、细集料聚积，导致混凝土强度不足，引起早期开裂断板。

（2）混凝土振捣不均匀，尤其是人工浇注振捣施工，受人的主观意识影响，过振、漏振现象难以避免，造成混凝土密实性不均，强度不均，表面收缩裂缝增加。

（3）混凝土浇注间断。因停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等原因的影响使混凝土浇注作业中断，再浇注时未按施工缝处理，新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致会形成一条不规则的接缝。

（4）养生不及时或养护方法不当。尤其是气温高、湿度小、风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发的太快，从而形成干缩裂缝。

（5）切缝不及时。操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

（6）施工车辆的过早通行。某些施工作业面，由于受到地理条件影响的限制或因混凝土养护作业需要在混凝土强度不足的情况下过早地通车，产生荷载应力，这产生裂缝的又一个原因。

2.4 超重车辆通行的原因

随着交通运输业的迅速发展，大吨位车辆逐年增多，特别超载现象严重，一般是核定吨位的2～4倍。

根据轴载等效换算系数f=（pi/po）16，即超重轴载与标准轴载换算成16次方关系，所以，超载车辆的增加是水泥混凝土路面使用期开裂断板的重要原因。

3、水泥混凝土路面裂缝断板的防治

混凝土路面的裂缝断板的产生有一定的普遍性和必然性，同时也存在着预防控制的可能性和必要性。

3.1 正确合理的混凝土路面设计

严格按水泥混凝土路面设计理论和规范要求，根据当地的地理位置、环境、地形、沿线工程地质和水文地质，特别是交通流量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，提出符合实际的轴载等参数、路面结构、材料组成、路基填料，碾压方案和要求，设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配合比设计和要求。

3.2 原材料质量的控制

（1）严格做好原材料管理工作，杜绝不合格材料在水泥混凝土路面施工中使用。对于安定性差及强度不足的水泥应禁止使用。不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用；尽量采用旋转窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。集料（砂、碎石）要干净、无杂质，对有机质含量超标的集料严格禁止使用。用于路面混凝土的粗骨料的最大粒径不宜大于30mm，且宜采用连续级配的石子，细集料宜采用中砂。砂的细度模数不宜小于2.5。有资料表明，在提高混凝土疲劳极限方面，小粒径骨料优于大粒径骨料。而影响温度变形的主要因素是石料的种类、砂浆的总量以及碎石的总表面积。

（2）严格控制混凝土的配合比。路面混凝土的配合比，除满足强度、耐久性、经济指标外，更重要的是应满足路面混凝土不同施工工艺的技术要求，在对混凝土工作性有重要影响的各项参数中，控制混凝土拌和物坍落度，选择适宜的砂率，是保证混凝土施工质量的关键。配料计量要准确，特别是及时准确的测定集料的含水量，控制混凝土的用水量，保持水灰比准确。

3.3 施工工艺的控制

良好的路面质量是通过严格的施工质量控制来实现的，因此必须重视施工工艺与施工过程的质量控制。

（1）混凝土的拌和时间要根据机械性能准确掌握，不宜过短也不宜过长，振捣应均匀密实，避免漏振或超振现象的发生。

（2）正确选择混凝土的浇注时间，降低混合料的入模温度，若集料温度过高，应采用降温措施后再配料拌和。

（3）混凝土路面施工前，要仔细检查各种施工机械的完好性，并配有必要的备用工具，确保施工过程的连续性。配料、拌和、运输、摊铺等作业面要有序配合，尽可能的缩短工序间的间隔。对于气候、停电等突况的发生，应提前做好准备工作。

（4）要重视混凝土面板的养生，采用优质养护剂或湿法养护，防止面层失水过快。

（5）及时切缝，保持切缝深度。要根据现场气温及水泥品种确定最早切缝时间，切缝深度为混凝土板厚的1/3～1/4。

（6）控制交通车辆，避免在混凝土强度不足的条件下，过早开放交通，养护车辆也应尽量直接在路面上通行。

（7）规范胀缝、缩缝的制作工艺，准确定位传力杆及拉杆的设置位置，防止上下翘动。

4 水泥混凝土路面断板裂缝的修复处理

对水泥混凝土路面断板裂缝的处理，应根据其损坏程度不同分别对待。处理方法分裂缝修补、局部修补、整块板更换等。

4.1 裂缝修补方法

（1）直接灌浆法。适用于施工中产生的非扩展性的混凝土收缩裂缝。

（2）压注灌浆法。适用于宽度0.5mm以下的非扩展性表面裂缝。

（3）扩缝灌注法。适用于宽度小于3mm的轻微裂缝。

（4）条带罩面法。对于贯穿水泥混凝土全板厚宽度在3～15mm范围内中等裂缝。

（5）全深度补块法。对于裂缝宽大于15mm，错台大于12mm的严重裂缝可采用全深度补块法修补。

4.2 局部修补方法

（1）对于轻微断裂，裂缝有轻微剥落的，先画线放样，按画线范围开凿成深约5～7cm的长方形凹槽，刷洗干净后，用快凝小石子混凝土填补。

（2）对于轻微断裂，裂缝较宽且有轻微剥落的断板，应按裂缝两侧至少20cm的宽度放样，按放线范围开凿成深至板厚一半的凹槽，此凹槽应于中线垂直，在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行方向，间距30～40cm，打眼贯通板厚至基层表面，在孔眼安设Ⅱ形钢筋，用高标号砂浆堵塞孔眼，再用与原路面相同标号的快凝混凝土浇注回填。较为彻底的办法是将凹槽凿至贯通板厚，在凹槽边缘两侧板厚中央打洞，深10cm，水平间距30～40cm插入钢筋，然后用快凝砂浆堵塞捣实，再用快凝混凝土回填。

4.3 整块板更换方法

对于严重断裂，裂缝处有严重剥落，板被分割成3块以上，有错台或裂块已开始活动的断板，应采用整块板更换的措施。由于基层强度不足或渗水软化，以及路基不均匀沉降，造成混凝土板断裂成破碎板或严重错台时，应将整块板凿除，在处治好基层及路基后，重新浇注混凝土板。

5、结语

总之，水泥混凝土路面断板开裂严重影响到道路面的功能发挥和行车安全。为了避免混凝土路面出现断板开裂，这需要完善路面的设计，选择合适的材料进行施工，并且要选取良好的施工团队进行施工，加强施工过程中的监控力度。同时道路管理人员还应加强道路路面的维修养护工作，及时对出现的裂缝进行修补，只有这样才能保证路面的行车质量安全，从而发挥出道路的预期效果。

参考文献：

[1]魏知亮.水泥混凝土路面断板开裂的原因及预防措施[J].技术与市场.2012年第07期

[2]王伟.水泥混凝土路面断板开裂的原因分析及预防[J].民营科技.2012年第06期