关于某环山公路水泥混凝土路面裂缝和断板原因及预防措施

　　 论文关键词:水泥混凝土路面；冷缩裂缝干缩裂缝；断板
　　论文摘要:对夏季水泥混凝土路面施工中产生的裂缝和断板原因进行分析，并提出了预防措施。

　　水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护维修费用低、经济效益高等优点，在目前公路建设中广泛的使用。本文总结某环山公路水泥混凝土路面夏季施工中的经验，就水泥混凝土路面出现裂缝和断板的原因及防止措施进行了一些简单的分析。
　　
　　一、环境条件
　　
　　南方某环山公路混凝土路面施工时间为2006年7月至8月，施工期间多以晴天为主，昼夜温差大，午间最高气温42℃，晚间最低气温15℃左右。
　　
　　二、裂缝和断板的产生
　　
　　环山公路混凝土路面的前期施工阶段由于工期紧迫没有回避高温时段的烈日暴晒而浇筑混凝土，覆盖养护之前就发现有块板有微裂缝，为防止太阳直接曝晒于板块表面，施工人员及时用编织布及塑料布进行遮盖，在中午阳光的直射下，塑料布下混凝土在气温及水化热的双重作用下，温度上升很快，并且很快达到60℃左右。同时，没有及时采取措施尽快根据混凝板的实际情况提前进行切缝，在养护期过后揭开覆盖物清扫路面时发现有出现多处裂缝和二处断板，裂缝和断板大多数为横向。
　　
　　三、裂缝和断板产生的原因
　　
　　（一）冷缩裂缝
　　在夏季施工时冷缩裂缝的产生包括由于气候温差大和人为因素造成了混凝土大温差两方面，特别是人为的大温差使表面迅速收缩，产生拉应力造成裂缝和断板。
　　和一般材料一样，水泥混凝土具有热胀冷缩性能，混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体性限制条件下发生的，故热胀属于变形压缩，而冷缩则属于拉伸变形很容易开裂。
　　水泥的水化过程是一个放热过程。在混凝土硬化过程中释放大量热能，致使温度上升，在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每m膨胀0.01mm。这种温度变形对大面积板块极为不利。
　　（二）干缩裂缝
　　在水泥混凝土中，水在水泥石中是以化学结合水，层间物理吸附水以及毛细水等状态存在着，当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥混凝土本体就会收缩，这些就是干缩。但是这是自由收缩，还不会导致裂缝的发生，惟有收缩受到限制而发生收缩应力时，才容易产生干燥收缩裂缝，水泥浆干缩的内部限制主要是混凝土中骨料对水泥浆的限制。在普通水泥混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态。干缩裂缝一般为表面裂缝或不规则断板。
　　混凝土面板在浇筑完成后。经过表面修整抹面后应尽快采取措施避免日光曝晒新浇筑的混凝土，使其表面减少蒸发量，防止混凝土面板表面迅速失水而产生干缩裂缝。
　　本段混凝土在中午浇筑后，为防止阳光暴晒，虽然采用了编织布及塑料布覆盖，但在施工时在覆盖前就已经损失了不少水分，是该施工过程产生干缩裂缝的一个重要因素。
　　（三）切缝不及时
　　由于高温季节施工，又是在覆盖升温的情况下，水泥混凝土强度提高较快，应加强观察提前进行切缝，使混凝土内部的拉应力释放在切缝端。
　　水泥混凝土路面施工后在当时温度条件下一般都要在16-18小时才可以切缝，而有些混凝土路面板块由于在上午施工，经过中午烈日高温影响，再加上人为覆盖增温，因此混凝土板强度形成较快，作为施工人员，应当随时注意观察，一旦强度允许，应及时切缝，避免由于切缝不及时而造成裂缝和断板。
　　
　　四、预防措施
　　
　　路面的裂缝和断板的产生使其使用性能下降，严重影响了公路运输的效益和行车安全，因此，必须采取措施，加强对水泥混凝土路面裂缝和断板的控制。
　　（一）设计阶段预防裂缝和断板的产生
　　为了防止水泥混凝土路面的裂缝和断板，各有关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家，根据水泥混凝土路面的设计理论及规范要求，结合当地的地理位置，环境、地形、沿线工程地质和水文条件，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，进行深入细致地研究和讨论，提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配比设计及施工要求。
　　（二）施工中预防断板的产生
　　1、严格控制混合料组成配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比不同的片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同而造成裂缝和断板的产生；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。
　　2、施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害。
3、在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀，将造成水泥混凝土的密实度不均匀。在密度小的区域内混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。
　　4、施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。而如果能够及时准确地切缝，就能引导混凝土面板凝固收缩力在切缝处规则拉断面板，从而避免在其他位置产生断板。
　　5、在基层施工中，使基层表面平整，也是预防混凝土路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板。
　　6、在施工中应尽量避免产生较大的温差效应。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30—2003）第10.4.1条规定：“施工现场的气温高于30℃，拌和物摊铺温度在30～35℃，同时空气相对湿度小于80％时，混凝土路面应按高温季节施工的规定进行。”第10.4.2（1）条规定：当现场气温大于等于30℃，应避开中午高温时段施工。”温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。
　　7、正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。如果传力杆安装偏斜，则在传力过程中会将混凝土顶破，从而形成裂缝和断板。
　　8、在混凝土面板底面与基层顶面间设置滑动层，减少面板与基层间的摩阻力，这样可以防止面板被拉断。当基层表面与混凝土面板底面的摩阻力很大，混凝土面板收缩和膨胀不能自由滑动时，就使板内的拉应力增加，此时基层的裂缝也极容易反射到混凝土面板上而形成断板。滑动层设置形式一般有：(1)在基层上洒沥青透层油；(2)设1厘米厚的砂子(或沥青砂)滑动层；(3)用塑料薄膜设置滑动层。以上方法也可以组合使用。
　　9、严格控制开放交通的时间，加强养护。水泥混凝土路面浇筑完毕后必须达到设计强度后方可开放交通，并对其及时进行养护、洒水，清扫，确保混凝土路面湿润、整洁，防止因缺水养护而产生干缩裂缝或断板。
　　10、混凝土面板要在切缝处埋置接缝板，并在接缝板位置上再行切缝，这是预防混凝土早期断板的有效措施。接缝板的高度是混凝土板厚的2／3，并应在基层顶面放置，这样就在此处形成了最薄弱条件，当混凝土面板产生拉应力时，裂缝就在此处产生，从而避免了混凝土面板的早期断板。
　　
　　五、结束语
　　
　　在设计施工前，应详细准确地勘明当地的地理位置，环境、地形、沿线工程地质和水文条件，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，为设计提供准确的设计参数，并为施工单位选用正确的施工方案提供依据，以免造成不必要的经济浪费和施工工期的延误。
　　
　　参考文献：
　　《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30－2003）
　　交通部公路科学研究所