论文部分内容阅读
[摘 要]文章详细分析了水泥混凝土路面裂缝的产生原因，并提出了相应的预防措施。
[关键词]水泥混凝土路面；裂缝原因；预防处理
中图分类号：TU278.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0205-01
混凝土是指利用凝胶材料（如水泥）将集料（砂、石）胶结成整体的工程复合材料的统称。混凝土受到温差、荷载等作用后，微裂缝就会不断扩展成肉眼可见的宏观裂缝。这些宏观裂缝也就是我们常说的混凝土路面裂缝。裂缝产生后，破坏了公路结构的完整性，进而丧失了混凝土路面的整体刚性，最后会完全丧失使用功能。产生混凝土裂缝的原因很多，混凝土水分损失过快、载荷过大、路基稳定性差以及混凝土内外温差较大等都会产生裂缝。
1.水泥砼路面裂缝产生的原因
1.1 内部因素
1）行车荷载破坏：根据刚性路面设计规范，我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置，因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450 斜线位置。
2）温度应力：水泥砼具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。
3）化学作用：水泥通过水化作用形成强度，在硬化过程中释放大量热能 在通常温度范围内，混凝土温度每上升100C路面板每米膨胀0.01mm 据有关试验证明，水泥水化过程中的热能释放是变化的，初始较缓慢，25min后增温，大约在水泥终凝后 12小时的水化热温度可达 800C，使砼内部产生显著的体积膨胀，产生很大的拉应力，当外部砼所受拉应力一旦超过砼当时的极限抗拉强度时，板块就会产生横向或纵向裂缝。
4）碱骨料反应：砼中的骨料约束水泥的膨胀和收缩，产生拉应力，产生裂缝；有些水泥在生产过程中，有时会出现一些过烧的CaO 和 MgO，它们的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体膨胀 开裂甚至出现网裂。
5）干缩裂缝：水泥硬化过程中，水份散失的同时，水泥浆体收缩，当收缩变形与砼本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时，就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有砼的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素，但主要是单位用水量。
1.2 外部因素
1）切缝不及时：主要表现为施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，温度应力大于相应时间路面抗拆强度，导致路面出现横向裂缝。
2）计量不准：现在高速公路施工中的砼搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站，各种材料的称量精度都有保证。但是，如果施工经验不足，不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上，死搬设计配合比，没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整，致使施工水灰比时大时小，形成砼强度的差异，使早期裂缝机率增大。
3）外加剂因素：砼路面施工中一定要掺加外加剂，但如果掺加了不合格的外加剂，砼就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题，直接影响砼的质量。
4）运输的影响：运输距离、时间过长使砼在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差，影响振捣效果，导致砼板块发生早期裂缝的概率大大增加。
5）漏振或振动不够：摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工，使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的强度，使路面发生裂缝或断板。
6）气温变化：施工中有时气温突然变高或变低，甚至辅以刮大风，造成砼中水份失去过快，形成表面网裂。某高速公路K96+250 处，因中午气温过高，施工时未采用防护措施，路面摊铺过后不到 4 小时就发生连续 11 块路面板网裂； K93+420 处施工时下午刮大风，在路面成型后 2 个小时就有两处网裂 如果施工期间夜间有寒流，不采取加盖保温措施的话，那么第二天肯定有断板。
7）养生不及时、不充分：砼中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充，使砼产生干缩变形发生早期裂缝。
8）基层问题：基层塑性变形量过大，使水分浸入基层，反复作用就会使底板出现脱空现象而促成水泥砼路面裂缝、断板。
9）路基问题：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；桥头沉降；软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用，导致砼板裂缝、断板。
10）养护问题：表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面；
2.水泥混凝土路面裂缝的预防措施
2.1 认真选择混凝土原材料
1）水泥。对于特重型交通，可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥，但其标号必须在42.5级以上；对于重、中等和轻型交通，也可采用矿渣硅酸盐水泥，其标号不得低于32.5级。
2）骨料。采用质地坚硬、洁净的河砂或海砂，细度模数宜在2.5以上，配应符合规范要求，砂的含泥量应控制在3%，其它指标符合要求。粗骨料可为碎石或砾石，应质地坚硬、耐久、结晶，符合规定级配，最大粒径不超过40mm，含泥量不超过110%，硫化物及硫酸盐含量不超过110%，针状、片状颗粒不超过15%。
2.2 做好混凝土施工质量控制
1）混凝土生产控制。施工中应严格控制配比：控制好砂率、水泥用量和水灰比；混凝土的搅拌充分，出料要均匀，减少离析都有利于减少路面病害的发生。①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，提高水泥与骨料的界面结合力，可防止混凝土沁水过多而产生的收缩裂缝，减少混凝土缺陷。②选择适宜的切缝时间。为了防止施工中的温度收缩裂缝，准确掌握切缝时间很重要，一般以混凝土抗压强度达到5 - 10M Pa 为适宜的切缝时间。
2）防止路基的不均匀沉降。对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有两种：①改良土质。将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入6～8%石灰。② 路基土坡的加固处理。从以下三方面作好路面土坡的处理：土工隔栅加固边坡、选择合适的坡比和选择适宜的基坡加固方法。
3.裂缝的处治技术
3.1 灌缝材料
灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。
常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料，双组分快速固化灌缝材料。聚氨脂类灌缝材料主要有多异氰酸酷胶粘剂和端异氰酸醋基聚氨酷预聚体型胶粘剂，前一种胶粘剂具有很高的胶粘性和耐疲劳坚固性，后一种胶粘材料具有起始胶结强度高、弹性好、耐低温、耐疲劳等优点。烯类灌缝材料主要采用烯类聚合物配制而成，主要类型有氰基丙烯酸胶粘剂、（甲基）丙烯酸树醋胶粘剂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂。
3.2 修补方法
1）压力注浆法：包括机械动力法和低压注浆法；其中机械动力法是利用压送设备将补缝浆液注入路面裂隙，达到闭塞的目的；低压注浆法是利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝。
2）开槽填补法：沿混凝土裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补修补法。适用于允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝。
3）涂膜封闭法：在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭微细裂缝的修补方法称涂膜封闭法，适用于宽度小于0.2mm 的微细裂缝的修补。
4.结 语
总之，混凝土路面裂缝的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面都存在一些不足。但是可以通过注重原材料的选择、加强混凝土路面的养护、加强混凝土路面的保护等措施去预防，将其危害降到最低，从而延长混凝土路面的使用寿命。
参考文献
[1] 曹永先.道路工程施工[M].北京：化学工业出版社，2010.
[2] 马如军.浅谈农村村道水泥混凝土路面裂缝的处理[J].青海交通科技，2011.
[关键词]水泥混凝土路面；裂缝原因；预防处理
中图分类号：TU278.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0205-01
混凝土是指利用凝胶材料（如水泥）将集料（砂、石）胶结成整体的工程复合材料的统称。混凝土受到温差、荷载等作用后，微裂缝就会不断扩展成肉眼可见的宏观裂缝。这些宏观裂缝也就是我们常说的混凝土路面裂缝。裂缝产生后，破坏了公路结构的完整性，进而丧失了混凝土路面的整体刚性，最后会完全丧失使用功能。产生混凝土裂缝的原因很多，混凝土水分损失过快、载荷过大、路基稳定性差以及混凝土内外温差较大等都会产生裂缝。
1.水泥砼路面裂缝产生的原因
1.1 内部因素
1）行车荷载破坏：根据刚性路面设计规范，我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置，因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450 斜线位置。
2）温度应力：水泥砼具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。
3）化学作用：水泥通过水化作用形成强度，在硬化过程中释放大量热能 在通常温度范围内，混凝土温度每上升100C路面板每米膨胀0.01mm 据有关试验证明，水泥水化过程中的热能释放是变化的，初始较缓慢，25min后增温，大约在水泥终凝后 12小时的水化热温度可达 800C，使砼内部产生显著的体积膨胀，产生很大的拉应力，当外部砼所受拉应力一旦超过砼当时的极限抗拉强度时，板块就会产生横向或纵向裂缝。
4）碱骨料反应：砼中的骨料约束水泥的膨胀和收缩，产生拉应力，产生裂缝；有些水泥在生产过程中，有时会出现一些过烧的CaO 和 MgO，它们的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体膨胀 开裂甚至出现网裂。
5）干缩裂缝：水泥硬化过程中，水份散失的同时，水泥浆体收缩，当收缩变形与砼本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时，就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有砼的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素，但主要是单位用水量。
1.2 外部因素
1）切缝不及时：主要表现为施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，温度应力大于相应时间路面抗拆强度，导致路面出现横向裂缝。
2）计量不准：现在高速公路施工中的砼搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站，各种材料的称量精度都有保证。但是，如果施工经验不足，不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上，死搬设计配合比，没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整，致使施工水灰比时大时小，形成砼强度的差异，使早期裂缝机率增大。
3）外加剂因素：砼路面施工中一定要掺加外加剂，但如果掺加了不合格的外加剂，砼就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题，直接影响砼的质量。
4）运输的影响：运输距离、时间过长使砼在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差，影响振捣效果，导致砼板块发生早期裂缝的概率大大增加。
5）漏振或振动不够：摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工，使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的强度，使路面发生裂缝或断板。
6）气温变化：施工中有时气温突然变高或变低，甚至辅以刮大风，造成砼中水份失去过快，形成表面网裂。某高速公路K96+250 处，因中午气温过高，施工时未采用防护措施，路面摊铺过后不到 4 小时就发生连续 11 块路面板网裂； K93+420 处施工时下午刮大风，在路面成型后 2 个小时就有两处网裂 如果施工期间夜间有寒流，不采取加盖保温措施的话，那么第二天肯定有断板。
7）养生不及时、不充分：砼中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充，使砼产生干缩变形发生早期裂缝。
8）基层问题：基层塑性变形量过大，使水分浸入基层，反复作用就会使底板出现脱空现象而促成水泥砼路面裂缝、断板。
9）路基问题：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；桥头沉降；软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用，导致砼板裂缝、断板。
10）养护问题：表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面；
2.水泥混凝土路面裂缝的预防措施
2.1 认真选择混凝土原材料
1）水泥。对于特重型交通，可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥，但其标号必须在42.5级以上；对于重、中等和轻型交通，也可采用矿渣硅酸盐水泥，其标号不得低于32.5级。
2）骨料。采用质地坚硬、洁净的河砂或海砂，细度模数宜在2.5以上，配应符合规范要求，砂的含泥量应控制在3%，其它指标符合要求。粗骨料可为碎石或砾石，应质地坚硬、耐久、结晶，符合规定级配，最大粒径不超过40mm，含泥量不超过110%，硫化物及硫酸盐含量不超过110%，针状、片状颗粒不超过15%。
2.2 做好混凝土施工质量控制
1）混凝土生产控制。施工中应严格控制配比：控制好砂率、水泥用量和水灰比；混凝土的搅拌充分，出料要均匀，减少离析都有利于减少路面病害的发生。①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，提高水泥与骨料的界面结合力，可防止混凝土沁水过多而产生的收缩裂缝，减少混凝土缺陷。②选择适宜的切缝时间。为了防止施工中的温度收缩裂缝，准确掌握切缝时间很重要，一般以混凝土抗压强度达到5 - 10M Pa 为适宜的切缝时间。
2）防止路基的不均匀沉降。对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有两种：①改良土质。将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入6～8%石灰。② 路基土坡的加固处理。从以下三方面作好路面土坡的处理：土工隔栅加固边坡、选择合适的坡比和选择适宜的基坡加固方法。
3.裂缝的处治技术
3.1 灌缝材料
灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。
常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料，双组分快速固化灌缝材料。聚氨脂类灌缝材料主要有多异氰酸酷胶粘剂和端异氰酸醋基聚氨酷预聚体型胶粘剂，前一种胶粘剂具有很高的胶粘性和耐疲劳坚固性，后一种胶粘材料具有起始胶结强度高、弹性好、耐低温、耐疲劳等优点。烯类灌缝材料主要采用烯类聚合物配制而成，主要类型有氰基丙烯酸胶粘剂、（甲基）丙烯酸树醋胶粘剂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂。
3.2 修补方法
1）压力注浆法：包括机械动力法和低压注浆法；其中机械动力法是利用压送设备将补缝浆液注入路面裂隙，达到闭塞的目的；低压注浆法是利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝。
2）开槽填补法：沿混凝土裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补修补法。适用于允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝。
3）涂膜封闭法：在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭微细裂缝的修补方法称涂膜封闭法，适用于宽度小于0.2mm 的微细裂缝的修补。
4.结 语
总之，混凝土路面裂缝的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面都存在一些不足。但是可以通过注重原材料的选择、加强混凝土路面的养护、加强混凝土路面的保护等措施去预防，将其危害降到最低，从而延长混凝土路面的使用寿命。
参考文献
[1] 曹永先.道路工程施工[M].北京：化学工业出版社，2010.
[2] 马如军.浅谈农村村道水泥混凝土路面裂缝的处理[J].青海交通科技，2011.