市政道路混凝土路面裂缝原因分析

　　摘要：水泥混凝土路面损坏可分为：断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。本文结合笔者多年来从事施工技术工作的经验，就水泥混凝土路面常见病害的产生原因从内外因两个方面进行了分析。　　关键词：水泥混凝土路面；病害；路面裂缝；原因　　1 前言　　道路是一种带状建筑，其面层结构有很多种，混凝土因取材广泛、价格低廉、抗压强度高、稳定性好、养护费用低、维修周期长等特点，适应现代化重载、高速而繁密的汽车运输要求的高级路面。现在混凝土路面成为市政道路中使用最广泛的路面结构形式。但混凝土最主要的缺点是抗拉能力差、容易开裂，从而造致路面断裂、错台，影响道路平整及使用。　　2 混凝土路面裂缝原因分析　　笔者根据多年来从事施工技术工作的经验，对水泥混凝土路面裂缝产生从内、外两个方面分析其原因。　　2.1 内因　　(1)路基的影响:路基的强度及稳定关系面层的强度和稳定。水泥混凝土路面对基层的要求是提供均匀支撑，即路基在环境和荷载作用下产生尽可能小的不均匀变形。如基层为软弱地基、填挖交替或新老填土交替、季节性冰冻地区的不均匀冻胀、填土因压实不足而引起的压密变形和受湿度变化影响而产生的膨胀、收缩变性等均会对混凝土路面结构产生影响。在行车荷载作用下，路面混凝土板块产生翘曲应力，使路面应力集中。当应力超过极限强度时，就会在强度薄弱处产生裂缝。同时基层的平整度将直接影响面层结构的均匀性，厚薄不匀也是导致裂缝的重要原因。　　(2)路面厚度、强度设计:路面厚度、强度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次。由于目前普遍存在超载，且交通流量飞速增加，实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载进行设计，其车辆的实际轴载远大于设计轴载。由此得知，设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。即现阶段新建路面早期开裂破坏情况较多的症结之一是公路在短期内（如3～4年）已达到设计年限内的累计当量轴次。　　(3)混凝土质量的影响:①不同标号及品种的水泥混杂使用，硬化时间及收缩量不一样，会使混凝土产生裂缝。②集料质量的影响，如砂石料的含泥量。③搅拌质量的影响。搅拌时间过短，则拌合不均匀，造成面层强度相差过大，硬化时间及收缩量不同，从而导致裂缝产生；搅拌时间过长，则容易导致骨料破碎、离析，影响混凝土的强度。④振捣质量的影响。振捣不足，易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝；振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析，影响其强度。⑤养护的影响。混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要。因此，一定要加强混凝土的早期养护，在表面手浆后尽快予以覆盖和洒水养护。同时必须保证养护的时间，实际养护天数根据混凝土强度增长情况而定，一般宜为14天。　　⑷路面基层和面层强度不足或不均匀：作为混凝土路面基层，首先要求强度高，整体性和水稳性好。从现场观察到的二灰基层来看，其强度本身不是很好，加上基层施工拌和不均匀，压实不够等原因造成基层不板结，局部地方还有松散现象，基层强度难以满足设计要求。在行车荷载作用下，混凝土板底的拉应力增大，甚至车辆超载超限，致使混凝土板可能产生过大的荷载应力而造成强度破坏。另外，由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比达不到设计要求，在荷载强作用下，混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力，从而导致路面断板、破碎板。　　2.2 外因　　(1)路面窨井及管线的影响:①路面窨井四周的塘渣填筑是实际施工中的薄弱环节。施工单位在推土机推塘渣时，往往将大块塘渣推至窨井边，同时此处压路机很少压到，造成应力薄弱区。实际施工中，路面裂缝很大部分发生在窨井处。②市政道路各种管线密集，为便于日后维修，在面层施工时窨井盖四周一定范围内的混凝土采取后浇，作不设传力杆的胀缝处理。在构造上虽对井周外围混凝土采取加筋补强，但此处仍为应力集中和结构薄弱环节。③路面下雨污管线渗漏会冲刷路基部分，特别是对流沙土的冲刷更为厉害。同时对路基的水温稳定性产生影响。　　(2)横向缩缝质量的影响:设置横向缩缝是为了减小收缩应力和翘曲应力。切缝施工是混凝土施工中的一个重要环节，如不加强控制，极易引发裂缝。①切割时间。当混凝土达到设计强度的25％～30％时，应采用切缝机进行切割。切缝太早，粗骨料会从砂浆中跳脱；切缝太晚，如果产生的拉应力大于混凝土容许值，混凝土板就会开裂。气温高，混凝土强度增长快，切割时间要提早。温差大，切割时间也要提早。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切，宁早勿晚”。切缝机，宜采用机型小、转速快、振动小的，在混凝土浇筑几小时内即可切割。②切割深度。切缝深度应控制为板厚的1／4～1／5。切得太深，板间的传荷能力难以得到保证。切得太浅，混凝土截面的强度削弱得不够，面层上会产生不规则裂缝。③接缝料。接缝料是保证混凝土板正常使用的主要组成部分，如处理不好，则极易出现问题。　　(3)拉杆和传力杆的影响:胀缝传力杆的质量控制主要有两点：一是传力杆的一端应涂沥青，且加管套，以保证其伸缩距离；二是传力杆必须与路面平行，以保证其伸缩方向。前者处理不好，缝端混凝土将被挤裂。传力杆与路面不平行，混凝土板伸缩时，传力杆对混凝土板产生压应力，引起混凝土板拉裂。①横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用光圆钢筋，且一半涂沥青，允许滑动。在实际应用中，施工单位为图方便，经常使用螺纹钢，且不涂沥青。施工缝两边混凝土浇筑时间不同，凝结过程中产生的收缩不同步，传力杆不能伸缩，形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩，则在此薄弱环节处产生裂缝。②纵缝拉杆。纵缝一般有纵向缩缝和纵向施工缝两种，两种纵缝均应设置拉杆。拉杆应用螺纹钢，长度达到设计要求，以保证其与混凝土间的粘接力，并且拉杆的直径与间距也应得到保证。否则，拉杆不能提供足够的拉力，混凝土面板收缩时，纵缝被拉开而形成裂缝。　　（4）温度变化引起的裂缝：混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形。特别是作为带状的路面，其纵向线形影响更为明显。若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。　　(5)水的防治不及时：水泥路面的横向缝都是采用沥青灌塞，纵缝为施工缝不灌沥青。路肩盲沟排水设置基本没有。经过多年的行车作用，路面板块间相互挤压，原路面横缝的填缝料失效，地表水通过裂缝渗入基层，而又无法从路肩排出，造成基层软化。在车辆载荷的重复作用下，产生唧泥现象将基层细料冲走，导致板边缘的基础部分失去支撑能力，端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆，最后开裂断板破碎。　　3 结语　　综上，要减少水泥混凝土路面开裂这一质量通病，延长水泥混凝土路面的使用周期，提高投资效益，需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责，分头把关，按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，相信这一顽疾一定会得到扼治。