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摘要：文章介绍了混凝土路面裂缝的形成工程与产生的原因，并就其防治措施进行了分析探讨。
关键词：混凝土路面；裂缝原因；防治措施
【分类号】：U416.2
道路工程是多功能工程，不仅要具备足够的承载能力，而且应具有路面平整、线条流畅等特点；还应考虑到经济性，路容的美观性。近年来，道路工程在质量方面有了质的飞跃，得到了各级领导的高度重视，但要从根本上解决问题还有大量的工作要做。影响城市道路工程的质量因素很多，其中混凝土路面裂缝问题尤为突出。
1.水泥混凝土路面断裂形成过程
水泥混凝土路面破坏的过程是微小缺陷形成、开始而逐渐扩展，逐渐形成裂缝贯通，即最后形成贯穿路面板的裂缝。这个过程大致可以分三个阶段：
第一个阶段是初始损伤和初始裂缝的形成阶段。在路面板混凝土搅拌、浇筑和成型养护过程中形成的微空隙。微裂缝即路面板的初始损伤。这个初始损伤决定了路面板在荷载作用下进一步扩展的临界条件，即损伤应力的门槛值。路面板在凝结过程中产生了板底的初始裂缝。初始裂缝的产生导致路面板在荷载的作用下出现应力集中，使裂缝尖端附近的区域成为损伤最严重的区域。
第二阶段是损伤的不均衡累积和裂缝有限度扩展的阶段。由于在投入使用前，路面板底部已经出现裂缝，所以在荷载的作用下，裂缝尖端附近区域产生应力集中的现象，根据混凝土的损伤演变规律，裂缝尖端附近区域是损伤最严重的区域，也就是说，在裂缝尖端附近的区域中，微小裂缝萌生、扩展、汇聚最快，承受应力的有效面积减少得最快，因而开裂韧度也下降得最快。经过荷载的反复作用，裂缝尖端附近区域损伤不断积累，成为开裂韧度最低的部位。当某一荷载在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度时，裂缝就与严重损伤区域中的微小裂缝贯通而扩展，从而穿越了导致严重损伤区域，裂缝尖端到达新的位置。新的裂缝尖端附近成为了又一阶段损伤最严重的区域，在荷载的反复作用下，开始了新一轮的损伤累积和裂缝扩展。上述过程不断反复进行，裂缝不断地加深。
第三阶段是断裂阶段。当某一荷载的在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度，裂缝穿越严重损伤的区域，尖端到达新的位置，此时，新的裂缝尖端应力强度因子仍然大于新的尖端附近区域的开裂韧度，所以裂缝继续扩展，无须经过新一轮的损伤累积。由于新的裂缝尖端附近区域的混凝土没能组织裂缝继续扩展，所以裂缝就迅速贯穿路面板的整个厚度，使板块彻底断裂破坏。这一阶段是水泥混凝土破坏过程的最后一刻，是最短暂的阶段。根据混凝土断裂力学的双K准则，混凝土路面板断裂时，裂缝尖端的应力强度因子已经大于混凝土的失稳开裂韧度。
2公路混凝土路面裂缝原因分析
2.1路基的稳定不足，基层强度不够或强度不均匀，均可导致混凝土里面产生裂缝。
2.2切缝不及时。切缝太晚，板底各断面的摩擦系数不等，拉应力和温度应力集中，超过混凝土路面的拉应力，也会导致混凝土路面产生裂缝。
2.3水泥安定性不合理，也会导致混凝土路面产生裂缝。
2.4混凝土配合不合理，水泥用量过大。混凝土的材料，如：碎石、砂质地不纯或掺杂着软弱粒料较多，配合比不合适，以及水灰比对混凝土的强度和均匀性起着非常重要的作用，在施工中常遇到骨料粒径偏粗，级配较差，用水量控制不严，真空吸水作业中搭接不良等都有可能引发混凝土路面产生早期裂缝。
2.5施工裂缝往往不被人们所重视，因为，混凝土路面因施工因素产生早期裂缝越来越高，对道路损坏与越来越突出。施工裂缝的成因有：①振捣不够，拆模过早，引起混凝土表面和边部开裂。混凝土在铺筑过程中，漏振、振捣不足或振捣过度將会使浆体分布不均匀，自身还会产生密实度不均匀（这种现象在模板边缘较为普遍），造成混凝土板开裂。②施工接头，未按分块尺寸划分，或划分不准，造成切缝后，沿缝边在施工接头处产生裂缝。③模板钻孔尺寸不合格，太大不仅孔中漏浆，而且拉杆无法定位；太小拉杆无活动余地，都会导致拉杆周围纹裂，拉杆钢筋外形尺寸不合格，钢筋安置不平直也影响混凝土产生裂缝，特别是产生侧面裂缝。④拆模时间过早，易损坏边缘混凝土，过晚又影响切割，同时拆模方法不对，乱拆乱打等都会导致混凝土板产生不规则裂缝。
3.防止裂缝的措施
3.1加强土基、基层的施工质量
首先要保证土基有足够的稳定性和强度的均匀性。压实度应满足设计要求，加强排水设计，采取必要的防水排水措施，减少路基受水侵害的影响。
路基的填筑材料也是防止路面裂缝的措施之一。采用整体性、稳定性好，且具有较大刚度的半刚性材料做基层，可以确保混凝土路面使用品质，延长寿命。另外，基层还应具有较好的抗冻性以避免出现板底脱空和错台现象。同时在基层施工中加强基层顶面标高、基层平整度的控制，防止混凝土板薄厚不均，受力不匀而产生断板。
3.2增加混凝土路面板的厚度
混凝土板是水泥混凝土路面最重要的结构层，它具有较高的力学强度、弹性模量，具有较大的承载能力和扩散荷载的能力。由于水泥混凝土的抗弯拉强度比其抗压强度小得多，在车轮荷载的反复作用下，混凝土路面板受弯拉部分最易产生断裂而破坏。因此，弯拉应力是面板的主要设计根据。为了使混凝土路面板能够受荷载的反复作用，必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。
3.3减小温度收缩的措施
1）避免高温和大风天气下施工，由于混凝土面迅速失水，引起混凝土表面干缩，产生表面裂纹。
2）降低水泥用量，减少温度收缩。
使用低热水泥及减少水泥用量也可以降低混凝土温升。水泥水化热对混凝土的升温影响钷大，水泥品种不同，水化热相差很大，所以要使用低热水泥或中热水泥。减少水泥用量的主要措施是选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。另外砂率小，比表面积小也能节省水泥。采用粗砂比细砂可以省水泥，满足混凝土和易性条件下尽可能降低坍落度，这样可以减少用水量和水泥用量，掺减水剂，也可以减少水泥用量。
3.4减少干燥收缩裂缝的措施
尽量减少混凝土的单位用水量。混凝土干缩主要是混凝土中多余的水分不断蒸发所致。据确关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2%左右。而实际工程上应用的水灰比要比这大的多，因而干缩也比较大，因此必须严格控制水灰比，减少混凝土单位用水量。
3.5完善水泥混凝土路面的施工工艺
1）对进场主要原材料实行质量监控。水泥通常采用普通硅酸盐水泥，且要进行物理性能和化学成分试验和分析。粗集料（级配碑石）应采用质量坚硬、耐久、洁净、符合规定级配、最大粒径≤40mm、含泥量、针片状颗粒含量、硫化物及硫酸盐含量，石料强度等级均符台要求的集料。特别要强调的是针片状颗粒含量应严格控制，因为它减小了与水泥的粘结力，从而减小了强度和寿命。细集料（砂）应采用质量坚硬、耐久洁净，含泥量、硫化物及硫酸盐含量均符合要求的天然中砂。其次，加强对混凝土配合比的监控。主要检查原材料计量、搅拌时间和坍落度，严格控制水灰比。
2）混凝土摊铺一定要平整均匀，混凝土表面浆体不均匀，易产生不均匀干缩，产生裂缝。
3）严格控制混凝土振捣时间，既要振捣密实又要避免过振，过振导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。
4）加强切缝时问的管理，遵循宁早勿晚的原则。同时，在符合设计规范的条件下，混凝土板块尺寸的设计采用下限为好。
5）加强水泥混凝土路面的初期、中期、后期的养生，盡量延长开放交通的时间。
结束语
由于混凝土内在原因及温度变形、温度变化、地基不均匀沉陷变形的影响，在水泥混凝土路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求，施工中切实抓好水泥、水灰比、骨料和配合比、施工工艺、切缝、施工管理等各个关键环节，就能防止水泥混凝土路面的裂缝产生。
关键词：混凝土路面；裂缝原因；防治措施
【分类号】：U416.2
道路工程是多功能工程，不仅要具备足够的承载能力，而且应具有路面平整、线条流畅等特点；还应考虑到经济性，路容的美观性。近年来，道路工程在质量方面有了质的飞跃，得到了各级领导的高度重视，但要从根本上解决问题还有大量的工作要做。影响城市道路工程的质量因素很多，其中混凝土路面裂缝问题尤为突出。
1.水泥混凝土路面断裂形成过程
水泥混凝土路面破坏的过程是微小缺陷形成、开始而逐渐扩展，逐渐形成裂缝贯通，即最后形成贯穿路面板的裂缝。这个过程大致可以分三个阶段：
第一个阶段是初始损伤和初始裂缝的形成阶段。在路面板混凝土搅拌、浇筑和成型养护过程中形成的微空隙。微裂缝即路面板的初始损伤。这个初始损伤决定了路面板在荷载作用下进一步扩展的临界条件，即损伤应力的门槛值。路面板在凝结过程中产生了板底的初始裂缝。初始裂缝的产生导致路面板在荷载的作用下出现应力集中，使裂缝尖端附近的区域成为损伤最严重的区域。
第二阶段是损伤的不均衡累积和裂缝有限度扩展的阶段。由于在投入使用前，路面板底部已经出现裂缝，所以在荷载的作用下，裂缝尖端附近区域产生应力集中的现象，根据混凝土的损伤演变规律，裂缝尖端附近区域是损伤最严重的区域，也就是说，在裂缝尖端附近的区域中，微小裂缝萌生、扩展、汇聚最快，承受应力的有效面积减少得最快，因而开裂韧度也下降得最快。经过荷载的反复作用，裂缝尖端附近区域损伤不断积累，成为开裂韧度最低的部位。当某一荷载在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度时，裂缝就与严重损伤区域中的微小裂缝贯通而扩展，从而穿越了导致严重损伤区域，裂缝尖端到达新的位置。新的裂缝尖端附近成为了又一阶段损伤最严重的区域，在荷载的反复作用下，开始了新一轮的损伤累积和裂缝扩展。上述过程不断反复进行，裂缝不断地加深。
第三阶段是断裂阶段。当某一荷载的在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度，裂缝穿越严重损伤的区域，尖端到达新的位置，此时，新的裂缝尖端应力强度因子仍然大于新的尖端附近区域的开裂韧度，所以裂缝继续扩展，无须经过新一轮的损伤累积。由于新的裂缝尖端附近区域的混凝土没能组织裂缝继续扩展，所以裂缝就迅速贯穿路面板的整个厚度，使板块彻底断裂破坏。这一阶段是水泥混凝土破坏过程的最后一刻，是最短暂的阶段。根据混凝土断裂力学的双K准则，混凝土路面板断裂时，裂缝尖端的应力强度因子已经大于混凝土的失稳开裂韧度。
2公路混凝土路面裂缝原因分析
2.1路基的稳定不足，基层强度不够或强度不均匀，均可导致混凝土里面产生裂缝。
2.2切缝不及时。切缝太晚，板底各断面的摩擦系数不等，拉应力和温度应力集中，超过混凝土路面的拉应力，也会导致混凝土路面产生裂缝。
2.3水泥安定性不合理，也会导致混凝土路面产生裂缝。
2.4混凝土配合不合理，水泥用量过大。混凝土的材料，如：碎石、砂质地不纯或掺杂着软弱粒料较多，配合比不合适，以及水灰比对混凝土的强度和均匀性起着非常重要的作用，在施工中常遇到骨料粒径偏粗，级配较差，用水量控制不严，真空吸水作业中搭接不良等都有可能引发混凝土路面产生早期裂缝。
2.5施工裂缝往往不被人们所重视，因为，混凝土路面因施工因素产生早期裂缝越来越高，对道路损坏与越来越突出。施工裂缝的成因有：①振捣不够，拆模过早，引起混凝土表面和边部开裂。混凝土在铺筑过程中，漏振、振捣不足或振捣过度將会使浆体分布不均匀，自身还会产生密实度不均匀（这种现象在模板边缘较为普遍），造成混凝土板开裂。②施工接头，未按分块尺寸划分，或划分不准，造成切缝后，沿缝边在施工接头处产生裂缝。③模板钻孔尺寸不合格，太大不仅孔中漏浆，而且拉杆无法定位；太小拉杆无活动余地，都会导致拉杆周围纹裂，拉杆钢筋外形尺寸不合格，钢筋安置不平直也影响混凝土产生裂缝，特别是产生侧面裂缝。④拆模时间过早，易损坏边缘混凝土，过晚又影响切割，同时拆模方法不对，乱拆乱打等都会导致混凝土板产生不规则裂缝。
3.防止裂缝的措施
3.1加强土基、基层的施工质量
首先要保证土基有足够的稳定性和强度的均匀性。压实度应满足设计要求，加强排水设计，采取必要的防水排水措施，减少路基受水侵害的影响。
路基的填筑材料也是防止路面裂缝的措施之一。采用整体性、稳定性好，且具有较大刚度的半刚性材料做基层，可以确保混凝土路面使用品质，延长寿命。另外，基层还应具有较好的抗冻性以避免出现板底脱空和错台现象。同时在基层施工中加强基层顶面标高、基层平整度的控制，防止混凝土板薄厚不均，受力不匀而产生断板。
3.2增加混凝土路面板的厚度
混凝土板是水泥混凝土路面最重要的结构层，它具有较高的力学强度、弹性模量，具有较大的承载能力和扩散荷载的能力。由于水泥混凝土的抗弯拉强度比其抗压强度小得多，在车轮荷载的反复作用下，混凝土路面板受弯拉部分最易产生断裂而破坏。因此，弯拉应力是面板的主要设计根据。为了使混凝土路面板能够受荷载的反复作用，必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。
3.3减小温度收缩的措施
1）避免高温和大风天气下施工，由于混凝土面迅速失水，引起混凝土表面干缩，产生表面裂纹。
2）降低水泥用量，减少温度收缩。
使用低热水泥及减少水泥用量也可以降低混凝土温升。水泥水化热对混凝土的升温影响钷大，水泥品种不同，水化热相差很大，所以要使用低热水泥或中热水泥。减少水泥用量的主要措施是选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。另外砂率小，比表面积小也能节省水泥。采用粗砂比细砂可以省水泥，满足混凝土和易性条件下尽可能降低坍落度，这样可以减少用水量和水泥用量，掺减水剂，也可以减少水泥用量。
3.4减少干燥收缩裂缝的措施
尽量减少混凝土的单位用水量。混凝土干缩主要是混凝土中多余的水分不断蒸发所致。据确关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2%左右。而实际工程上应用的水灰比要比这大的多，因而干缩也比较大，因此必须严格控制水灰比，减少混凝土单位用水量。
3.5完善水泥混凝土路面的施工工艺
1）对进场主要原材料实行质量监控。水泥通常采用普通硅酸盐水泥，且要进行物理性能和化学成分试验和分析。粗集料（级配碑石）应采用质量坚硬、耐久、洁净、符合规定级配、最大粒径≤40mm、含泥量、针片状颗粒含量、硫化物及硫酸盐含量，石料强度等级均符台要求的集料。特别要强调的是针片状颗粒含量应严格控制，因为它减小了与水泥的粘结力，从而减小了强度和寿命。细集料（砂）应采用质量坚硬、耐久洁净，含泥量、硫化物及硫酸盐含量均符合要求的天然中砂。其次，加强对混凝土配合比的监控。主要检查原材料计量、搅拌时间和坍落度，严格控制水灰比。
2）混凝土摊铺一定要平整均匀，混凝土表面浆体不均匀，易产生不均匀干缩，产生裂缝。
3）严格控制混凝土振捣时间，既要振捣密实又要避免过振，过振导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。
4）加强切缝时问的管理，遵循宁早勿晚的原则。同时，在符合设计规范的条件下，混凝土板块尺寸的设计采用下限为好。
5）加强水泥混凝土路面的初期、中期、后期的养生，盡量延长开放交通的时间。
结束语
由于混凝土内在原因及温度变形、温度变化、地基不均匀沉陷变形的影响，在水泥混凝土路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求，施工中切实抓好水泥、水灰比、骨料和配合比、施工工艺、切缝、施工管理等各个关键环节，就能防止水泥混凝土路面的裂缝产生。