摘要：近年來我國公路工程得到迅速發(fā)展，作為其技術關鍵之一的路面工程也得到明顯發(fā)展，其中包括水泥混凝土路面的廣泛使用。隨著水泥混凝土路面的廣泛應用，也相應暴露出一些與設計、施工及使用相關的病害，這些病害處理不好，將會嚴重影響行車速度、安全及舒適性。因此，分析水泥混凝土路面的病害，并采取針對性的處治對策，對于我國公路工程的健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：水泥混凝土 路面 斷裂 防治措施

0 引言

現(xiàn)在我國公路建設正進行得熱火朝天，路面結構形式多樣，有泥結碎石路面、塊石路面、瀝青路面、水泥混凝土路面等。在高等級公路建設中水泥混凝土路面以其強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護維修費用低、經(jīng)濟效益高、有利于夜間行車的特點越來越受到人們的青睞。水泥混凝土路面損壞后修復困難也是限制水泥混凝土路面進一步推廣應用的主要障礙。關于混凝土路面的損傷斷裂，國內(nèi)外學者作了大量而深入的研究，從混凝土材料組成、力學機理及外界因素等各方面分析了水泥混凝土路面的斷裂破壞，并取得了大量的研究成果，對混凝土路面斷裂處治提供了科學依據(jù)。

1 水泥混凝土路面斷裂的影響因素

1.1 影響初始損傷形成的因素 水泥混凝土的初損傷包括雜質、氣孔、孔隙和微裂縫等缺陷，對這些缺陷的數(shù)量、形態(tài)和分布狀態(tài)有影響的因素，都是水泥混凝土路面板初始損傷的影響因素。對混凝土中雜質及其有害生成物的形成和分布有影響的因素，包括骨料中的泥土、有機物、輕物質等有害物質的含量，和水的酸堿度及水中有害物質的含量。對工程中常見的各種對混凝土的質量有不利影響的各種雜質，并且對這些雜質的含量作了明確的技術指標、質量指標。澆筑時的震搗質量，是影響混凝土排除空氣的重要因素。在震搗過程中，由于震動的作用，處于流塑狀態(tài)的混凝土混合料中會形成一系列的裂隙，這些縫隙構成了排除空氣的通道。震搗的效果越好，混凝土中的氣孔就越少。混凝土中的孔隙，是未被水泥漿體填充的骨料間隙。影響孔隙形成的因素有五個:一是骨料的級配。二是水泥用量。三是攪拌質量。四是用水量。五是震搗質量?；炷林械母煽s裂縫是混凝土中的水分蒸發(fā)所造成的，影響混凝土中水分蒸發(fā)的因素兩個，一是有水分蒸發(fā)的通道，即混凝土中孔隙的多少，二是混凝土內(nèi)外的濕度梯度。而影響混凝土內(nèi)外濕度梯度的因素，主要是混凝土凝結過程中表面的濕度。因此，在養(yǎng)護期間，混凝土表面保濕的情況是混凝土干縮裂縫形成的重要影響因素。冷縮裂縫是由混凝土的內(nèi)外溫差造成的，所以影響冷縮裂縫形成，一是水泥的水化熱，二是混凝土澆筑時的溫度，三是混凝土凝結過程中表面的溫度。不管是干縮裂縫還是冷縮裂縫，都是在應力大于強度的情況下產(chǎn)生的，而混凝士的徐變量與收縮量的之差和彈性模量決定應力的大小，所以混凝土的早期強度、彈性模量和徐變都是各種裂縫形成過程中的重要影響因素。

1.2 造成初始裂縫形成的因素 水泥混凝土路面板初始裂縫是在路面板的收縮受到基層制約后產(chǎn)生的應力大于水泥混凝土的強度所造成的，因此混凝土的收縮率和早期強度、路面板的長度、基層的阻力等對初始裂縫具有重要的影響。在凝結過程中路面混凝土的收縮變形主要是干縮變形。混凝土的早期強度既與材料構成有關，也與施工工藝有關。如果添加早強劑，或者采用真空吸水的施工工藝，混凝土的早期強度就會比較高。路面板的長度對板底的拉應力和板塊位移的影響是明顯的。各種長度的板塊的平均最大拉應力和板端部最大收縮量通過計算，結果如表一?；鶎訉β访姘迨湛s應力的阻力，決定于過渡層的抗剪強度和剪切破壞后界面的粗糙度。

1.3 影響裂縫擴展的因素 裂縫擴展的條件，是荷載產(chǎn)生的應力強度因子大于裂縫尖端區(qū)域的穩(wěn)定開裂韌度。所以，影響裂縫尖端應力強度因子大小和混凝土開裂韌度大小的因素，都是影響裂縫擴展的因素。

2 水泥混凝土斷裂的防治措施

水泥混凝土的抗裂措施，至少在必須下列五方面之一發(fā)揮積極作用:①減少混凝土的缺陷；②提高混凝土的韌度；③減少路面板收縮應力。實際上，很多的工程措施并不是純粹在某一方面發(fā)生作用，而是同時在幾個方面發(fā)揮作用。有些措施在一些方面發(fā)揮了積極的作用，而在另一些卻有不利的影響，有些措施則在諸多方面都對混凝土路面抗裂有利。

2.1 減少混凝土的缺陷 減少缺陷，就是要減少混凝土中的雜質、氣孔、微孔隙和微裂縫，降低路面板的初始損傷度。按照規(guī)范的規(guī)定：選用材料是控制混凝土材料缺陷的根本措施。要減少氣孔，加強震搗是排除空氣的途徑。要減少孔隙，就要使骨料的級配更加密實，要保證不少于最低的水泥用量。采用添加減水劑等外加劑的辦法減少用水量，提高攪拌和震搗質量。為了減少混凝土中的水分，要盡可能采用真空吸水的施工工藝，減少干縮裂縫。保濕養(yǎng)護水泥混凝土表面。減少溫度收縮裂縫的關鍵在于減少混凝土的內(nèi)外溫差，具體的辦法有三個:一是盡量避免在不利的溫度環(huán)境下施工，二是選用低水化熱的水泥，三是及時保溫。所以，加強水泥混凝土凝結期間的養(yǎng)護，是減少混凝土中微裂縫的重要措施。提高混凝土的早期抗拉強度，對減少裂縫非常有利。通常的做法是添加早強劑。另外采用真空吸水的施工工藝也有利于早期強度的形成。

2.2 提高混凝土的韌度降低初始度，增加有效的受力面積，是提高混凝土韌度的有效措施。

2.3 減小路面板的收縮應力路面板產(chǎn)生收縮應力的條件 一是板塊收縮變形，二是變形受到限制。對于板塊干縮變形的控制，就是對混凝土干縮的控制。板塊的冷縮變形取決于氣溫變化和混凝土的熱膨脹性能，工程措施對此影響很小。減少路面板變形的限制，一是要提高基層的平整度，減少路面板與基層之間的摩擦，二是要阻止過渡層的生成，如在基層上鋪設塑料薄膜等。減少路面板的收縮應力另一個重要措施，就是及時將已經(jīng)產(chǎn)生的釋放。所以，把握好水泥混凝土路面的切縫時間非常重要。

2.4 減小路面板的荷載拉應力 路面板荷載拉應力的大小，取決于荷載的大小。汽車荷載是沖擊荷載，其大小不但與車輛輪胎對路面的靜止壓力有關，而且車一路的禍合程度有關。要減小輪胎對路面的靜止壓力，就要對車輛實行限載管理，禁止超載的車輛上路。要削弱車一路的禍合作用，分別從車和路兩方面采取措施。對于汽車方面要采取限速措施，降低車輛荷載的震動頻率；對于路方面，要提高路面的平整度，降低車輛的震動幅度。溫度荷載的大小既與路面板的溫度梯度有關，也與基層和路面板之物和水泥和水在一起攪拌時，聚合物和水泥水化物間就要產(chǎn)生離子鍵型的化學結合。除此之外，聚合物和無機化合物間還可以通過氫鍵和范得華鍵相互作用。

在破壞過程中，使用期間荷載造成的損傷加劇和裂縫擴展過程的時間，構成了水泥混凝土的使用壽命周期，水泥混凝土路面在凝結期間產(chǎn)生裂縫，在荷載的作用下，裂縫端部的損傷累積和開裂的互動作用使裂縫擴展直至貫穿板厚，裂縫的擴展過程可以用混沌方程加以定量描述。