浅谈水泥混凝土路面裂缝的原因与预防
摘要：水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好，使用时间长，养护费用低等优点，在路面结构中使用越来越广泛。但混凝土最主要的缺点是抗压能力差、容易开裂。笔者根据多年来从事施工技术工作的经验，就水泥混凝土路面裂缝的原因与预防谈一些体会。
关键词：水泥混凝土路面,裂缝,原因,控制
水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好，使用时间长，养护费用低等优点，在路面结构中使用越来越广泛。但混凝土最主要的缺点是抗压能力差、容易开裂。笔者根据多年来从事施工技术工作的经验，就水泥混凝土路面裂缝的原因与预防谈一些体会。
一、原因分析
1、设计方面的原因
有可能的原因有：路面板平面尺寸设计不当，若设计板长过大，而设计路面厚度又较小，则会造成断板；混凝土原材料的配合比不当，混凝土产生碱一骨料反应或抗冻融性差等耐久性问题；排水设计不当等
2、路面基层的影响造成裂缝
（1）基层混凝土料拌合料不均匀，使基层的强度差异大，产生不均匀沉降，导致水泥混凝土路面板裂缝。
（2）平整度不符合要求，导致水泥混凝土面板厚度不等，强度有差异，造成面板薄弱部位产生裂缝。
（3）基层洒生水或有积水导致衔接不力而产生裂缝。
（4）软弱基础处理不好，基础湿软或碾压不密实导致水泥混凝土路面脱空开裂成缝。
3、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）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。
4、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，同样会形成裂缝。
（2）水泥混凝土配合比设计值只是一个参考值，施工时必须结合实际找出正确的施工配合比，否则会使混凝土标号失控，水灰比不能严格控制而产生裂缝
（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14～21天。
5、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。
6、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赶紧，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。如此，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。
7、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。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年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
8、过早开放交通
开放交通过早，混凝土的强度尚低，不足以承受行车荷载，在荷载作用下，混凝土路面很容易产生裂缝。
二、预防措施
1、加强基层质量控制
搞好基层质量控制，防止路基不均匀沉降，主要是控制好基层的平整度、密实度。
2、关于路面结构设计
水泥路面上出现的各种病害，除了施工与材料因素外，与结构层的厚度与强度有很大的联系，在设计混凝土板厚度与基层结构时应注意。
（1）设计人员应根据待设计道路所在地域的实际情况，采用不同的结构，例如在遇到一些特殊路段时，可以采用土工织物来保护基层，增加强度。因为土工织物具有较强强度与韧性，而且紧贴于地基表面，当地基可能产生剪切破坏时，铺设的土工织物将阻止破坏面的出现，从而提高地基的承载力。
（2）设计人员在设计中应及时吸收国外先进的设计理念，广泛应用计算机技术，用有限元法来分析水泥混凝土路面在各种荷载作用下的应力、应变关系，并掌握接缝构造传递荷载的能力和特性。用科学的方法决定结构层的厚度与强度。
3、选择合格的原材料
严禁使用质量稳定性差的水泥；不同种类，不同厂家，不同批产的水泥严禁混合使用，尽量采用水化热少，收缩性小的硅酸盐水泥；集料强度须达到标准要求，含泥量超标须更换或用水冲洗达标后使用，有机质超标的集料严禁使用。
4、作好水泥混凝土配合比设计
按试验水泥混凝土配合比设计准确配料，水泥用量精确称量并将误差控制在1%以内；及时测试集料含水量，掌握适宜的用水量，保持水灰比准确，要确保集料级配准确。
5、处理好混凝土施工质量控制
混凝土在制备和施工中需处理好以下几个环节：
（1）混凝土生产控制。施工中应严格控制配比中粗、细骨料及水的计量，控制好水灰比；混凝土的搅拌时间应达到要求，运输过程中不得发生离析现象，否则应在浇筑现场重新拌合。
（2）采用混凝土真空脱水技术。混凝土振捣完毕，用真空脱水技术可将混凝土表面及内部的游离水和空气排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密实度和强度，减少混凝土裂缝。
（3）选择适宜的切缝时间实施切缝。为了防止施工中的温度收缩裂缝，一般以混凝土抗压强度达到5—10MPa为实施的切缝时间。
（4）加强混凝土的养护。关于混凝土的养护，包含2层含义：其一是通过施工管理措施对已浇路面加强养护；其二是采用新型的养护剂进行路面养护。
6、采用新型混凝土材料
为了克服水泥混凝土抗折强度低、抗裂性差、脆性大的缺点，可在水泥混凝土中渗入一定数量的纤维，通过纤维增强，提高混凝土的抗拉、抗剪、抗折、抗冲击强度，降低脆性。常用的新型混凝土材料有玻璃纤维增强水泥混凝土、钢纤维增强混凝土等。
7、加强水泥混凝土路面的养护管理、维修与交通管理
养护工作的好坏也是决定水泥混凝土路面质量的主要因素之一。公路管理部门要加强对道路的养护、维修与交通管理工作。
（1）加强对排水系统的养护，确保排水系统畅通，做到地下水和地表水能顺利排出路基以外。
（2）应加强对水泥混凝土道路的巡查，当板块与伸缩缝处出现裂缝、坑洞、错台等病害时，应及时修补。填缝料应选用与混凝土粘接力强、回弹性能好、耐老化的材料。只有这样才能把水泥混凝土道路管好、养好，充分发挥投资效益。
（3）加强对超载车辆的管理，采取强硬措施，杜绝超载，从根本上解决混凝土路面裂缝的问题。
三、结束语
综上所述，水泥混凝土路面裂缝成因，不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此，要消灭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根治。