在水泥混凝土路面工程里裂縫成因探析
發布時間：2010-01-14 共1頁
混凝土因取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、養護費用低等特點，成為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺點是抗壓能力差、容易開裂。筆者根據多年來從事施工技術工作的經驗，分析出8點水泥混凝土路面裂縫產生的原因。
1.路面厚度設計問題
路面厚度設計的依據是設計年限內的累計當量軸次。筆者認為，實際上不管是按標準車的軸載還是非標準車的軸載，車輛的實際軸載遠于設計軸載。由此得知，設計路面實際承受的當量軸次遠遠于作為其設計依據的設計年限內的累計當量軸次。即現階段新建路面早期開裂破壞情況較多的癥結之一是公路在短期內（如1～2年）已達到設計年限內的累計當量軸次。
2.基層的影響
基層的強度及穩定關系面層的強度和穩定性。基層松鋪系數（或基層標高）控制不嚴而導致的二次補加層，因二次補加層與下層基層無法緊密連接，自身厚度又小，因而極易松散，進而引起路面破壞。地基強度不均勻，路基填料混雜或壓實不好，產生不均勻沉降，基層平整度差，導致混凝土面層厚度不勻，離散性，在行車荷載及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中。當應力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產生裂縫。
3.路面窨井及管線的影響
（1）路面窨井四周的塘渣填筑是實際施工中的薄弱環節。施工單位在推土機推塘渣時，往往將塊塘渣推至窨井邊，同時此處壓路機很少壓到，造成應力薄弱區。實際施工中，路面裂縫很部分發生在窨井處。（2）路面下雨污管線滲漏會沖刷路基部分，特別是對流沙土的沖刷更為厲害。
4.混凝土質量的影響
（1）不同標號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。（2）集料質量的影響。（3）攪拌質量的影響。攪拌時間過短，則拌合不均勻，造成面層強度相差過，硬化時間及收縮量不同，從而導致裂縫產生；攪拌時間過長，則容易導致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。（4）振搗質量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產生應力集中而導致裂縫；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強度。（5）養護的影響。混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。因此，一定要加強混凝土的早期養護，在表面手漿后盡快予以覆蓋和灑水養護。同時必須保證養護的時間，實際養護天數根據混凝土強度增長情況而定，一般宜為14～21天。
5.橫向縮縫質量的影響
設置橫向縮縫是為了減小收縮應力和翹曲應力。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環節，如不加強控制，極易引發裂縫。（1）切割時間。當混凝土達到設計強度的25％～30％時，應采用切縫機進行切割。切縫太早，粗骨料會從砂漿中跳脫；切縫太晚，如果產生的拉應力于混凝土容許值，混凝土板就會開裂。氣溫高，混凝土強度增長快，切割時間要提早。溫差，切割時間也要提早。切縫時間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機，宜采用機型小、轉速快、振動小的，在混凝土澆筑幾小時內即可切割。（2）切割深度。切縫深度應控制為板厚的1／4～1／5。切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證。切得太淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，面層上會產生不規則裂縫（3）接縫料。接縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現問題。
6.拉桿和傳力桿的影響
脹縫傳力桿的質量控制主要有兩點：一是傳力桿的一端應涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土板伸縮時，傳力桿對混凝土板產生壓應力，引起混凝土板拉裂。（1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應用光圓趕緊，且一半涂瀝青，允許滑動。在實際應用中，施工單位為圖方便，經常使用螺紋鋼，且不涂瀝青。施工縫兩邊混凝土澆筑時間不同，凝結過程中產生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，形成薄弱環節。當混凝土板在荷載或自然因素作用下產生收縮，則在此薄弱環節處產生裂縫。（2）縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應設置拉桿。拉桿應用螺紋鋼，長度達到設計要求，以保證其與混凝土間的粘接力，并且拉桿的直徑與間距也應得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時，縱縫被拉開而形成裂縫。
7.溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生變形。若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。
8.過早開放交通
開放交通過早，混凝土的強度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產生裂縫。
綜上所述，水泥混凝土路面裂縫成因，不僅與設計、施工等路面形成前的環節有關，而且與路面形成后的使用、養護等聯系緊密。因此，要消滅水泥混凝土路面開裂這一質量通病，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業規范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑疾一定會得到根治。
巖土工程師站點
1.路面厚度設計問題
路面厚度設計的依據是設計年限內的累計當量軸次。筆者認為，實際上不管是按標準車的軸載還是非標準車的軸載，車輛的實際軸載遠于設計軸載。由此得知，設計路面實際承受的當量軸次遠遠于作為其設計依據的設計年限內的累計當量軸次。即現階段新建路面早期開裂破壞情況較多的癥結之一是公路在短期內（如1～2年）已達到設計年限內的累計當量軸次。
2.基層的影響
基層的強度及穩定關系面層的強度和穩定性。基層松鋪系數（或基層標高）控制不嚴而導致的二次補加層，因二次補加層與下層基層無法緊密連接，自身厚度又小，因而極易松散，進而引起路面破壞。地基強度不均勻，路基填料混雜或壓實不好，產生不均勻沉降，基層平整度差，導致混凝土面層厚度不勻，離散性，在行車荷載及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中。當應力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產生裂縫。
3.路面窨井及管線的影響
（1）路面窨井四周的塘渣填筑是實際施工中的薄弱環節。施工單位在推土機推塘渣時，往往將塊塘渣推至窨井邊，同時此處壓路機很少壓到，造成應力薄弱區。實際施工中，路面裂縫很部分發生在窨井處。（2）路面下雨污管線滲漏會沖刷路基部分，特別是對流沙土的沖刷更為厲害。
4.混凝土質量的影響
（1）不同標號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。（2）集料質量的影響。（3）攪拌質量的影響。攪拌時間過短，則拌合不均勻，造成面層強度相差過，硬化時間及收縮量不同，從而導致裂縫產生；攪拌時間過長，則容易導致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。（4）振搗質量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產生應力集中而導致裂縫；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強度。（5）養護的影響。混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。因此，一定要加強混凝土的早期養護，在表面手漿后盡快予以覆蓋和灑水養護。同時必須保證養護的時間，實際養護天數根據混凝土強度增長情況而定，一般宜為14～21天。
5.橫向縮縫質量的影響
設置橫向縮縫是為了減小收縮應力和翹曲應力。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環節，如不加強控制，極易引發裂縫。（1）切割時間。當混凝土達到設計強度的25％～30％時，應采用切縫機進行切割。切縫太早，粗骨料會從砂漿中跳脫；切縫太晚，如果產生的拉應力于混凝土容許值，混凝土板就會開裂。氣溫高，混凝土強度增長快，切割時間要提早。溫差，切割時間也要提早。切縫時間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機，宜采用機型小、轉速快、振動小的，在混凝土澆筑幾小時內即可切割。（2）切割深度。切縫深度應控制為板厚的1／4～1／5。切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證。切得太淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，面層上會產生不規則裂縫（3）接縫料。接縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現問題。
6.拉桿和傳力桿的影響
脹縫傳力桿的質量控制主要有兩點：一是傳力桿的一端應涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土板伸縮時，傳力桿對混凝土板產生壓應力，引起混凝土板拉裂。（1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應用光圓趕緊，且一半涂瀝青，允許滑動。在實際應用中，施工單位為圖方便，經常使用螺紋鋼，且不涂瀝青。施工縫兩邊混凝土澆筑時間不同，凝結過程中產生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，形成薄弱環節。當混凝土板在荷載或自然因素作用下產生收縮，則在此薄弱環節處產生裂縫。（2）縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應設置拉桿。拉桿應用螺紋鋼，長度達到設計要求，以保證其與混凝土間的粘接力，并且拉桿的直徑與間距也應得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時，縱縫被拉開而形成裂縫。
7.溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生變形。若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。
8.過早開放交通
開放交通過早，混凝土的強度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產生裂縫。
綜上所述，水泥混凝土路面裂縫成因，不僅與設計、施工等路面形成前的環節有關，而且與路面形成后的使用、養護等聯系緊密。因此，要消滅水泥混凝土路面開裂這一質量通病，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業規范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑疾一定會得到根治。
巖土工程師站點
