青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通土木工程系 雍海濱

水泥混凝土路面裂縫成因分析及施工監(jiān)理對(duì)策

青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通土木工程系 雍海濱

近年來(lái)，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，水泥混凝土路面發(fā)展迅速，然而路面工程病害也隨之而來(lái)。在眾多病害之中最常見(jiàn)、最普遍、對(duì)水泥砼路面性能影響最大的是裂縫問(wèn)題，它可造成板塊斷裂，致使地表水下滲而導(dǎo)致路面基層承載力降低，進(jìn)而引起錯(cuò)板、唧泥和混凝土路面板破碎，嚴(yán)重影響水泥混凝土路面的使用性能和使用年限，增加了行車的危險(xiǎn)性。水泥混凝土路面破壞后，修復(fù)難度大、養(yǎng)生期長(zhǎng)，影響交通，而且維修費(fèi)用高。因此，防止水泥混凝土路面裂縫的出現(xiàn)有著重要意義。本文，筆者結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)水泥混凝土路面裂縫的成因進(jìn)行了分析，并探討了施工監(jiān)理對(duì)策。

一、水泥混凝土路面裂縫的內(nèi)部因素

水泥混凝土路面裂縫主要表現(xiàn)為表層裂縫和貫通板厚裂縫。水泥混凝土路面裂縫是比較嚴(yán)重的一種病害。裂縫在車輪碾壓過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移裂縫寬度不斷增加，同時(shí)裂縫邊緣逐漸剝落，導(dǎo)致出現(xiàn)坑槽。由于這種裂縫是貫通整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的，所以雨水會(huì)沿著裂縫浸入基層和路基，嚴(yán)重影響了基礎(chǔ)的強(qiáng)度，最后導(dǎo)致整個(gè)路面的破壞。然而各種裂縫產(chǎn)生的原因是不同的，其中有塑性收縮產(chǎn)生的裂縫、混凝土溫度變化引起的裂縫、干燥引起的裂縫等。

1.塑性收縮。由于筆者所實(shí)習(xí)的武邵高速公路第九標(biāo)段K90+000—K90+925一段工程量比較小，而且由于種種原因，不方便用大型機(jī)械攤鋪，所以采用了350L的小滾筒式攪拌機(jī)進(jìn)行拌和，人工鋪筑。受施工條件等諸多因素的制約，在澆筑水泥混凝土路面時(shí)，出現(xiàn)了一些裂縫，裂縫出現(xiàn)的時(shí)間短的在澆筑后第2天就出現(xiàn)，時(shí)間長(zhǎng)的在澆筑后5、6天出現(xiàn)，且裂縫有逐漸擴(kuò)大和發(fā)展的趨勢(shì)，有時(shí)，每天澆筑單面不足60m長(zhǎng)的水泥混凝土路面上出現(xiàn)的橫向裂縫，嚴(yán)重的有10多條。

裂縫是水泥混凝土路面的常見(jiàn)病害，出現(xiàn)數(shù)量眾多的裂縫是非正?，F(xiàn)象。通過(guò)調(diào)查、了解，造成這么多裂縫的原因主要是在水泥混凝土路面施工中發(fā)生顆粒不均勻分層離析，實(shí)際是粗骨料從混合料中分出，集料顆粒下沉，水分向上遷移，從而形成表面泌水，使水泥混凝土路面表面含水量增加，毛細(xì)水面形成凹面，產(chǎn)生較大的表面張力，同時(shí)固體顆粒間產(chǎn)生毛細(xì)管張力，促使顆粒凝集，致使混凝土表面尚未充分硬化，使其不能抵抗這一張力，該段混凝土表面便出現(xiàn)裂縫。同時(shí)筆者還了解到影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的內(nèi)部原因是水灰比、細(xì)摻料、混凝土的溫度、凝結(jié)時(shí)間等，外部因素是風(fēng)速、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等。

2.溫度引起裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因是因?yàn)榛炷了褂玫脑牧鲜艿酵饨绲挠绊憽；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度升高產(chǎn)生膨脹，而水泥混凝土外部則因熱量散失而收縮，在混凝土表面引起張拉的力量，當(dāng)這些張拉的力量超出混凝土的抗裂能力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.干燥裂縫。從當(dāng)時(shí)筆者所旁站的武邵高速公路第九標(biāo)段的某段施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，許多產(chǎn)生裂縫的情況是灑水量不足，因?yàn)榛鶎虞^干，鋪筑后混凝土路面底部就會(huì)因?yàn)楦稍锒a(chǎn)生大量裂紋，有些小裂紋與混凝土本身收縮應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋發(fā)生重疊后使整個(gè)混凝土路面出現(xiàn)的裂縫增多。

這類裂縫主要是施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起早期開(kāi)裂?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性和強(qiáng)度也受到混凝土表面養(yǎng)護(hù)狀況的影響。過(guò)早開(kāi)放交通也會(huì)破壞混凝土的內(nèi)部水化結(jié)構(gòu)，影響強(qiáng)度增長(zhǎng)，形成干燥裂縫。

二、混凝土路面裂縫的施工因素

1.原材料因素。施工中嚴(yán)格把住材料關(guān)，是保證混凝土質(zhì)量的前提。材料是構(gòu)成混凝土路面的主體，粗集料級(jí)配不符合規(guī)范，針片狀顆粒含量太高；細(xì)集料和粗集料中含泥量過(guò)高，會(huì)降低了混合料的黏結(jié)度。那么這樣的材料組成的混凝土路面的彎拉應(yīng)力就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂，或在使用過(guò)程中出現(xiàn)更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前進(jìn)行試驗(yàn)是極重要的，所以施工中不合格的材料堅(jiān)決不能使用，同時(shí)粗、細(xì)骨料級(jí)配要合理。

2.混凝土配合比因素。嚴(yán)格控制混合料配合比。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級(jí)配和雜質(zhì)摻雜情況，發(fā)現(xiàn)所購(gòu)進(jìn)的骨料級(jí)配與原試驗(yàn)所需級(jí)配不符時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整施工配合比，同時(shí)還要檢查含泥量，使其不能超標(biāo)。而在施工中最應(yīng)注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在攤鋪時(shí)又不注意攤鋪的均勻性，就會(huì)造成水灰比不同的片塊在交界結(jié)合處形成裂縫和斷板的情況；如果水灰比過(guò)大，導(dǎo)致混合料偏稀，在其凝固成型時(shí)，收縮率就大，一旦繼續(xù)強(qiáng)行施工，就會(huì)造成縮縫間距相對(duì)過(guò)長(zhǎng)，從而易在較大的收縮應(yīng)變作用下形成裂縫，甚至還可以形成貫通的混凝土路面斷板，因此，在施工中要嚴(yán)格把住混合料的配比關(guān)，特別是水灰比這一關(guān)。

3.混凝土路面施工工藝因素。攪拌時(shí)間不夠，材料拌和不均勻；振搗不密實(shí)，有漏振或過(guò)振情況等都將導(dǎo)致混凝土整體強(qiáng)度不一致，水泥混凝土的密實(shí)度不均勻。密實(shí)度不均勻時(shí)，在密度小的區(qū)域內(nèi)混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀，形成了承受應(yīng)力的薄弱部位或區(qū)域，從而易使面板產(chǎn)生斷板。因此在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實(shí)。

在混凝土澆筑過(guò)程中，要始終保持施工作業(yè)的連續(xù)性，一旦出現(xiàn)間斷作業(yè)，必須設(shè)置一道施工縫，并布置傳力桿，以防止斷板的現(xiàn)象。在施工中突然遇到雷陣雨氣候的情況，應(yīng)及時(shí)采取措施，對(duì)已形成強(qiáng)度的混凝土板應(yīng)加快切縫進(jìn)度，減少冷收縮裂縫的產(chǎn)生。

正確安裝傳力桿可以防止斷板。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設(shè)計(jì)進(jìn)行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過(guò)程中會(huì)將混凝土頂破，從而形成裂縫。正確地在縱坡變化處、平曲線及構(gòu)造物結(jié)合部設(shè)置脹縫，是預(yù)防斷板的有力措施。它可以大大降低在此處的斷板率。

施工中及時(shí)正確地切縫是預(yù)防斷板的有力措施。由于混凝土拌和后混凝土吸收水分后散發(fā)的熱量較高，初凝早，收縮大，在夏季施工時(shí)，熱量散失慢，會(huì)形成較大的溫度應(yīng)力，此應(yīng)力會(huì)迅速集中于薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)水泥達(dá)到終凝后，水泥混凝土即凝固成型，這時(shí)水泥混凝土體收縮變形，并產(chǎn)生了較大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土路面面層與基層之間的摩擦力大于這個(gè)成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力時(shí)，在混凝土面層承受拉應(yīng)力最薄弱的位置就會(huì)被拉斷而產(chǎn)生斷板。及時(shí)切縫能有效地引導(dǎo)裂縫在預(yù)定的切縫位置上斷裂，避免了不規(guī)則的斷板。

故施工過(guò)程中嚴(yán)格控制混凝土路面各工序的施工工序質(zhì)量，尤其要注意“振搗密實(shí)”。搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治，盡可能用水化熱小、初凝慢的水泥，并適時(shí)掌握切縫時(shí)間，保證切縫的有效性。

三、導(dǎo)致混凝土路面裂縫的路面基層方面的原因

路面基層材料拌和不均勻會(huì)使路面基層的強(qiáng)度差異較大，沉降大小不一，極易造成路面板開(kāi)裂?；鶎悠秸炔环弦螅厝皇顾嗷炷谅访婧穸炔坏?。在達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度的地方為薄弱點(diǎn)，在荷載作用下該處很容易開(kāi)裂。路基軟弱或路面基層強(qiáng)度不足。沉降量過(guò)大和在人工結(jié)構(gòu)物與路堤銜接處、新舊路結(jié)合部位的較大沉降差都會(huì)使水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫。

路面結(jié)構(gòu)不合理。公路建設(shè)施工中，早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰穩(wěn)定土材料鋪筑路基。利用這種材料作為水泥混凝土路面的基層是不適宜的，因?yàn)樵摲N材料的水穩(wěn)定性較差，被水浸泡后一旦有行車荷載的反復(fù)作用，很快就會(huì)形成唧泥，造成板底掏空，致使道板局部受力不均勻，引發(fā)路面破損。

養(yǎng)生條件差，早期通車，致使基層強(qiáng)度降低，基層產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會(huì)反射到面層，基層具有調(diào)節(jié)路面板與土基之間的受力狀態(tài)、緩和或降低水、濕度對(duì)土基的影響，良好的承載、擴(kuò)載作用，提高路面的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善路面板的工作條件，同時(shí)改善施工條件，保證面層厚度均勻和保護(hù)碾壓平整的土基或墊層，有利于提高路面施工質(zhì)量。因此路面基層的施工質(zhì)量同樣要嚴(yán)格控制。

其他情況如路基及基層排水不良，長(zhǎng)期受水浸泡，引起路基及基層失穩(wěn)或強(qiáng)度不足，使路面產(chǎn)生不規(guī)則斷裂；車輛增長(zhǎng)速度過(guò)快，超載和超限車增多使混凝土路面在使用期內(nèi)超過(guò)規(guī)范要求，從而導(dǎo)致斷板。這就需要設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮各方面不利因素對(duì)使用期道路的影響，建設(shè)部門加大資金投入，提高道路等級(jí)，各職能部門加大公路運(yùn)營(yíng)綜合治理力度。

裂縫病害是路面工程中的普遍現(xiàn)象，無(wú)論是哪種路面，相信只要在施工過(guò)程中從施工材料選擇、基層強(qiáng)度控制、施工及道路排水等多方面控制，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，控制好每個(gè)環(huán)節(jié)每道工序。按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)施工養(yǎng)護(hù)，并且結(jié)合工程實(shí)際，相信路面裂縫病害問(wèn)題一定會(huì)得到有效控制。同時(shí)能帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、施工監(jiān)理中的處理措施

1.加大開(kāi)工前的檢查力度。對(duì)每天要澆筑水泥混凝土板的施工路段的基層，進(jìn)行全面檢查。檢查內(nèi)容為基層的破損、碾壞、縱橫向斷裂、隆起以及基層灑水濕潤(rùn)情況。

（1）當(dāng)基層被碾壞造成基層料松散、成坑或破損面積不大的部位，要挖除并采用素混凝土進(jìn)行修復(fù)。

（2）當(dāng)基層產(chǎn)生縱向擴(kuò)展裂縫時(shí)，要在縱向裂縫所在的整個(gè)面板內(nèi)，在距離混凝土板底1/3處的高度增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，且補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)到裂縫端部不能小于5m。

（3）當(dāng)基層產(chǎn)生隆起時(shí)要進(jìn)行鏟除，若鏟除后基層料松散時(shí)，也應(yīng)同時(shí)挖除并采用素混凝土進(jìn)行修復(fù)。

2.重新對(duì)混凝土振搗的過(guò)程嚴(yán)格要求，加大對(duì)混凝土面層的振實(shí)力度，提高其密實(shí)度。

（1）對(duì)待振搗的混凝土面板，每車道路面要使用2根振搗棒，組成橫向振搗棒組，沿混凝土面板橫斷面振搗密實(shí)，要注意路面板底、內(nèi)部和邊角不能欠振或漏振。

（2）振搗棒在每一處持續(xù)振搗的時(shí)間，要以混凝土全面振動(dòng)液化、表面不再冒氣泡和泛水泥漿為限。不宜過(guò)振，也不宜少于30s。振搗棒的移動(dòng)間距不宜大于50cm，至模板邊緣的距離不宜大于20cm。振搗時(shí)要避免碰撞模板、鋼筋、傳力桿和拉桿。

（3）振搗棒插入深度要離基層3～5cm，振搗棒應(yīng)輕插慢放，不得猛插快拔，嚴(yán)禁在混凝土中推行和拖動(dòng)振搗棒振搗。振搗時(shí)要輔以人工補(bǔ)料，要隨時(shí)檢查振實(shí)效果、模板、鋼筋網(wǎng)、傳力桿和拉桿的移位、變形、松動(dòng)、漏漿等情況，并及時(shí)補(bǔ)正。

3.對(duì)施工期間出現(xiàn)的裂縫采取如下處理措施。

（1）在每塊水泥板塊上（長(zhǎng)4.5m×寬4m），當(dāng)裂縫發(fā)生在距切縫、施工縫或脹縫1米內(nèi)的，按條帶修補(bǔ)的形式，在1m范圍內(nèi)加以鑿除，并加設(shè)雙層Φ8mm的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，在鑿除要修補(bǔ)的混凝土板時(shí)，要用切割機(jī)切割出邊緣線，保持邊緣線的整齊。

（2）嚴(yán)格控制切縫時(shí)間，要求在澆筑完混凝土后2天內(nèi)，或混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%時(shí)，一定要切縫，切縫深度一定要符合設(shè)計(jì)規(guī)定的0.5cm以上的要求。