水泥混凝土路面表面裂缝产生的原因及处理措施

水泥混凝土路面表面裂缝产生的原因及

处理措施

水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷摘载能力强、稳定性强的路面结构。但由于在施工中水泥混凝土的原材料及配合比的控制未达到设计标准，施工工艺不规。使得水泥混凝土路面道板出现了早期损坏，导致路面出现裂缝与断板，这就降低了路面使用性能，不能确保水泥混凝土路面的正常使用年限，不能发挥道路建设的投资效益。因此，需要对路面出现的裂缝与断板进行认真观测、分析、确定裂缝原因，制定切实可行的修补方案。

一、裂缝分类与产生的原因

水泥混凝土道面的裂缝，可分为表面裂缝和贯穿板全厚度的裂缝（简称贯穿裂缝）。

（一）、表面裂缝

水泥混凝土道面表面裂缝主要是由混凝土混合料的早期过快失水干缩和碳化收缩引起的。

混凝土混合料是一种多相不均匀材料。由于构成混合料的各种固体颗粒大小、密度不同，混合料不可避免地会发生分层离析。

1、泌水裂缝

在路面水泥混凝土道面施工中混合料发生分层离析大多是由于粗骨料在混合料中下沉，水分向上迁移，从而形成表层泌水。泌水的结果，使水泥混凝土道面表面含水量增加，经蒸发后混凝土表面形成凹面，此时混合料颗粒间产生较强的表面力。当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵御这一力时，混凝土表面则发生裂缝。在混凝土浇筑后数小时，混凝土表面将出现大面积细微的龟裂。

2、碳化裂缝

当混凝土的水泥用量较低、水灰比较大时，空气中的二氧化碳易渗透到混凝土中，混凝土的碳化反应在空气相对湿度为30%-50%时最为激烈，此时混凝土的碳化收缩将引起混凝土表面龟裂。

根治这类病害的方法是：在混凝土路面的混合料铺筑、振捣后，立即采用真空吸水工艺，此方法可以将混凝土中富裕的水分和空气一并吸出。这样既提高了混凝土强度又可控制混凝土表面的网裂病害。

（二）、贯穿裂缝

水泥混凝土路面贯穿裂缝为贯穿板全厚度的横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝和板交裂缝。

1、横向裂缝

垂直与行车方向的不规则裂缝称为横向裂缝，导致水泥

混凝土路面出现横向裂缝的原因较多，其主要原因有以下三方面。

（1）、干缩裂缝：

在水泥混凝土中，水是以化学结合水、层间水、物理吸附水及毛细水等状态存在。当这些水再混凝土硬化过程中失去时，水泥浆体就会发生收缩，当收缩受到限制时而发生收缩应力时，才会引起混凝土的干燥收缩裂缝。

水泥浆干缩的部部限制：主要来源于混凝土中的骨料对水泥浆的限制。在普通混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%（或称水泥浆被占有了90%）。因此，混凝土部存在着引起干缩裂缝的应力状态。

水泥混凝土干缩的外部限制：主要是路面板块间或路面整体的限制，处于限制状态下的混凝土结构，只有当混凝土本身的抗拉应变与混凝土硬化干燥过程中的自由收缩应变不相适应时，混凝土才会发生裂缝。

配合比：在混凝土中的水泥用量、集料粒径、细骨料含量等因素对混凝土的干缩都存在应响，但最重要的影响因素是混凝土的单位用水量。混凝土的单位用水量愈小，收缩就愈小。单在实际施工中，过小的单位用水量，往往满足不了混凝土路面施工的要求。因而在实际施工中，混凝土的现场拌和，是以塌落度控制水灰比、单位用水量。

干缩裂缝引发的路面横向裂缝，出现在混凝土水化硬化

的早期。有资料表明：水泥混凝土收缩量的14%-34%发生在水泥混凝土的14天龄期。

（2）、冷缩裂缝（温度裂缝）：

水泥混凝土具有热胀冷缩的性能，混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体限制条件下发生的，故热胀属于变性压缩，而冷缩则属于拉伸变形，很容易引起开裂。

水泥的水化反映是一个放热的过程。在混凝土硬化过程中，释放大量热能，使温度上升，通常混凝土温度上升1摄氏度，每米膨胀0.01m。

水泥水化反应的放热速度初始较缓慢，25分钟后增温，在水泥终凝12小时后，水话温度可达80-90摄氏度，使混凝土部产生显著的体积膨胀，板面的温度则是随着空气气温而变化的。当外界气温降低时，板面冷却收缩。此时混凝土路面部膨胀，外部收缩，因而产生很大的拉应力。当混凝土的极限抗拉强度小于此拉应力时，板块将出现裂缝或断板。

施工期在高温季节，当日平均温度约为35-40摄氏度，由于高温暴晒，未能采取越过高温时间段的施工措施，使得面层表面失水过快，而混凝土部和底部大量水分却不能及时排出，由于水分的作用使混凝土上、下表面出现温差，在温度应力的作用下，使得混凝土表面出现横向不规则裂缝或断板。

上述因素是混凝土路面出现裂缝或断板的主要原因。防

治这类病害的方法很多，比较简单的方法是：在混凝土路面的收水抹面后及时覆盖朔料布，根据施工期气温情况确定覆盖时间。此方法可以解决混凝土早期养护用水，并使此时的混凝土、外部温差较小。这就避免了混凝土早期断板的病害。（3）、切缝不及时的原因

水泥混凝土路面缩缝（横缝）切割时间应视施工期温度而定，当气温在30摄氏度时，切缝时间应在混凝土浇筑的12-15小时后进行。采用真空吸水工艺时，切缝时间可在混凝土浇筑5-7小时后进行。当施工气温在20-25摄氏度时，切缝时间应在混凝土浇筑15-21小时后进行。采用真空吸水工艺时，可在混凝土浇筑8-11小时后进行。切缝深度应为混凝土路面厚度的1/4（厘米）。

由于切缝不及时，切缝深度不足，导致混凝土表面出现横向裂缝或断板。

（4）、养生不及时

混凝土路面在硬化的初期，需要大量水进行保湿养生。由于养生水不足或养生不及时，使混凝土表面暴晒失水，这是混凝土路面极容易产生横向裂缝或断板。

（5）、板块分格应合理

混凝土路面的板块分格应严格按设计的要求施工。设计规规定：混凝土路面板块的长宽比不得大于1.3，板块面积不得大于25m2。

由于板块分格不合理，不能满足设计要求，混凝土路面将会出现横向不规则裂缝。

2、纵向裂缝

沿路前进方向出现的裂缝称为纵向裂缝。水泥混凝土路面的动力荷载传递顺序为面层、基层、路基。由于路基的填料土质、湿度不均匀，膨胀土、粘土压实度不足等多种原因，导致路基强度不均匀。当道路的基层和面层铺筑后，尽管道面传到路基顶面的荷载应力很小，只要路基稍有不均匀沉降的现象出现，在板块自重和行车压力作用下将产生纵向裂缝。开始裂缝很小，一般小于0.05mm,但随着雨水侵入使基层软化、液化，而产生唧泥、淘空，使裂缝加大。

纵向裂缝的防治原则是：在新筑路基或旧路加宽改造时，要严格按着新筑路基或旧路拓宽改造的施工程序实施，确保路基的稳定性，并在混凝土路面浇筑之前严格检查基层顶面回弹模量是否符合规要求。使之控制纵向裂缝的产生。

3、交叉裂缝

水泥混凝土在拌和、运输、振捣、凝结、硬化的过程中始终存在着水泥的水化反应。水化反应可分为：初始期、休止期、凝结期及硬化期四个阶段。水泥水化反应在混凝土发生升温和降温过程中产生体积的胀缩变形，在部骨料及外部边界条件约束下使混凝土的自由胀缩变形受阻，而产生拉压应力。由于安定性不足的水泥中残存着一些过烧的Cao和