探讨水泥混凝土路面裂缝的成因及其修补材料

摘要：本文通过分析水泥混凝土路面裂缝的成因及形成机理，按照不同的裂缝形式选择不同修补材料。

关键词：水泥混凝土；裂缝成因；修补材料

Abstract: This paper analyzes the reasons for crack of cement concrete pavement and its forming mechanism, in accordance with the different cracks form different patch materials.

Key words: concrete; crack; repair materials

中图分类号：U416.216 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

随着我国经济迅速发展，道路上的交通量和承载力迅速增长，行车速度也不断增加，对路面结构的要求也必须随之相应提高。为适应交通运输业的发展，我国在全国许多省市修建了大量的水泥混凝土路面，并取得了良好的成效。

水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式，具有强度高、承载能力强、耐久性好和稳定性好、耐气候性好、耐高温以及养护费用少等优点。与沥青混凝土路面相比，水泥混凝土作路面厚度较厚，强度更高，沥青混凝土则因为其沥青层较薄而整体性能较差。此外，沥青混凝土使用年限仅为12~15年，而混凝土路面使用年限则达到20~40年。因此混凝土路面在各级公路中被广泛的运用。 据统计，自1988年第一条上海至嘉定高速公路建成以来，我国用混凝土作为公路路面开始快速发展。到1997年年底，我国高速公路修筑里程达到4771KM，在此10年间年均增长477公里。1998年开始，国家加快了基础设施建设的步伐，高速公路进入快速发展阶段。

路面裂缝形成原因及机理

近年来，水泥混凝土路面虽得到大力、快速地发展，已成为公路路面的主要形式。但水泥混凝土的使用却带来了处理裂缝的麻烦。在混凝土路面的诸多病害中，裂缝是混凝土路面病害中最主要的病害，它破坏了路面结构的完整性进而使路面逐渐丧失整体刚度直至完全失去承载能力而丧失使用功能。混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度低、韧性差，所以施工和养护不好的混凝土结构中的裂缝普遍存在。混凝土路面早期裂缝分类：

温度裂缝。水泥混凝土具有热胀冷缩的工程性质，大体积混凝土浇筑后，水泥水化热使内部混凝土温度增高有时可达40℃~60℃，在高温作用下混凝土体积发生膨胀。当水化热温达到高峰后，由于环境温度比混凝土内部温度低，因此混凝土温度也开始下降，在温降过程中混凝土发生收缩。内部膨胀与外部收缩相互制约，在约束条件下，外部收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时，混凝土就很容易产生裂缝，称为温度裂缝。

干缩裂缝。水泥混凝土浇筑后，置于未饱和空气中，因混凝土中游离水的蒸发而引起体积缩小变形，称为干燥收缩变形，简称干缩。干缩扩散速度较慢，在大体积混凝土中扩散深度及范围都较小。但是，正因为干缩扩散速度小，使混凝土表面已干缩而内部不干缩，使得内部混凝土对表面混凝土的干缩起到约束作用，使混凝土表面产生干缩拉应力，当混凝土的干缩拉应力大于抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，称之为干缩裂缝。

沉降裂缝。沉降裂缝分为两种情况。一种是在混凝土浇筑后，水泥和骨料自然下沉，并同时产生泌水，在混凝土沉降过程发生的裂缝;二种是水泥和骨料在沉降过程中遇到布设钢筋或其他构件的得局部阻碍，使该处产生拉张应力和剪切应力而产生裂缝。

施工裂缝。在混凝土施工阶段，由于混凝土原料质量、原料配合比、施工地基及基础、施工环境等因素不良引起的路面裂缝称为施工裂缝。在混凝土的早期裂缝中，每一种裂缝都与施工因素相关，混凝土在浇捣过程中，会发生不同程度的分层现象，并且分层现象由内到表越来越弱，到表层混凝土骨料细，级配差，导致其在混凝土中的抗拉强度最低，在温度的影响下就会产生裂缝。

裂缝修补材料

水泥混凝土路面裂缝对结构的破坏性极大，往往会由局部扩散到大面积直至最终结构物的整体破坏。因此，裂缝的防治显得尤为重要，在混凝土路面修补材料中，根据裂缝的不同类型需选择不同的修补材料。裂缝修补材料要求:使用方便、保水性、流动性极佳，与裂缝壁粘结强度高，耐高温、耐久、耐冻融循环性好，且具有一定的微膨胀性、抗冲击性。根据裂缝修补材料的功能分为补强材料和补漏材料。

环氧类浆材

环氧类浆材成分主要含环氧树脂、固化剂（间苯二胺、乙二胺）、稀释剂（丙酮、苯、甲苯、二甲苯）、增塑剂（邻二甲苯酸二丁酯、二甲苯）、改性剂。环氧类浆材具有以下特点：抗压强度、抗拉强度、黏结强度高，化学稳定性好，收缩率小（2%），经改性后也改制成为黏度低、可水中固化、弹性变形大的改性环氧材料。根据其成分含量不同和改性剂的不同又有许多下属产品。

CW系列环氧浆材

CW环氧浆材是结合三峡工程特点研制的灌浆材料，是在原环氧—糠醛—丙酮浆材的基础上由新型环氧树脂（CYD）、稀释剂和表面活性剂等所组成的双组分灌浆材料。CW系化学浆材优选我国的优质产品做原材，使所研制的浆材具有可灌性好，不仅在干燥条件下且在潮湿和水中仍能固化，毒性低的特点。经实验和工程实践表明，CW系环氧树脂浆材是处理路面微裂缝的较好的补强材料。

EAA环氧浆材

EAA环氧浆材是掺入了复合ENA改性剂以及表面处理剂的混合浆材。该环氧浆材具有以下优良特性：①力学强度高，能满足混凝土热胀冷缩的强度要求；②耐老化性能好；③湿润性好，对含水界接触面有优良的亲水性和黏结能力；④无毒，无污染。EAA已在广州地铁1号线的具体工程应用中取得很好的效果，故其修补能力可靠。

聚氨酯类浆材

聚氨酯类修补材料是防渗补漏性能良好且固结性能较高的高分子灌浆材料。分为

非水溶性、水溶性两类。

水溶性聚氨酯

是由外加剂和预聚体主剂组成，具有以下特性：黏度高，凝胶时间较短，黏结强度高，抗拉强度高，补漏性好。

与水泥复合浆材

由于聚氨酯类浆材的抗压强度较低，为提高聚氨酯浆材固结体的抗压强度，聚氨酯浆材可与水泥混合使用，因为水泥水化后具有强高的抗压强度，与水泥复合制成的复合浆材抗压强度可达到35Mpa.

结语

水泥混凝土路面裂缝是混凝土结构难以避免的病害，也是公路病害中最常见、最主要的病害。但在设计、施工的各个环节应当严格把关，尽量减少工程的病害，平时也应当加强路面的养护和监测。在施工或使用过程中出现裂缝应当及时处理，以维护好路面的良好状况。

参考文献

孙跃生，仲朝明，谷政学，丁宁编著。混凝土裂缝控制中的材料选择2009

黄国兴，纪国晋编著。混凝土建筑物修补材料及应用2009

王国庆。水泥混凝土路面裂缝形成机理及修补办法分析

职跃进。水泥混凝土路面施工裂缝成因分析

傅志勇。浅析水泥混凝土路面裂缝的成因及预防措施。2005