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[摘 要]水泥混凝土面板出现断板是施工中较普遍存在的问题。结合工程实践经验，分析了造成水泥混凝土路面断板的原因，从施工与设计角度提出了防止水泥混凝土路面裂缝的措施。
[关键词]路面断板；混凝土配合比；收缩裂缝
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0147-01
水泥混凝土路面板块断裂是常见的一种质量通病。它的断裂有三种形式，一是在初凝前产生的表面网状裂纹，二是在养生期内产生的横向断板，三是经过冻融循环产生的纵向裂缝。这三种病害的产生不仅影响了水泥路面的外观质量，而且缩短了其使用寿命，增加了维修与养护的难度。因此，研究分析水泥混凝土路面板块断裂的原因，采取行之有效的防治措施，具有十分重要的意义。
一、造成混凝土路面断裂的成因
对于水泥混凝土路面来说，造成其断裂的因素很多，主要有基层的施工质量、水泥的品质、骨料的质量、水泥混凝土配合比以及水泥混凝土施工的外部环境。
1、基层施工质量的影响
基层能够给水泥混凝土板提供均匀稳定的支承且能防止冻胀，保证整体强度和良好的平整度，延长混凝土板的使用寿命。如果基层强度不均匀、平整度不好，会造成混凝土板底承载力不均匀以及板厚不一致，混凝土板块受荷载作用后在强弱分界部位就会发生断裂。
2、水泥品质的影响
水泥的品质如果不合要求，安定性会很差，引起混凝土的裂缝。水泥熟料的锻烧不充分会产生较多的游离氧化钙，因它的水化过程很慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀，体积变化不均匀，使路面出现龟裂、断板。为防止水泥安定性不良引起的裂缝，应加强检验，选用低碱性水泥。
3、骨料质量的影响
骨料是混凝土的主要组成部分，起骨架作用，所以骨料质量的好坏将影响混凝土的性能。骨料级配良好时，空隙率小，砂浆含量减少，收缩值相对减少。使用偏细沙时，会使混凝土收缩值增大，容易产生裂缝。骨料中针片状石子含量过高，针片状石子在混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响混凝土强度，易产生裂缝。对于骨料质量来说，最值得注意的是骨料中含有活性材料二氧化硅与水泥中碱性氧化物发生反应，生成碱-硅酸凝胶，这种凝胶体吸水后产生膨胀，导致混凝土的开裂和破坏，这种现象称为碱-集料反应。因此选择骨料时应选用连续级配、干净、含活性氧化硅少的材料。
4、水泥混凝土配合比的影响
4.1 水灰比问题
混凝土中的拌和水分为自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水。自由水在混凝土凝结过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。如水灰比偏大时，使混凝土密实度降低，强度也就降低；但水灰比偏小时，和易性差，影响施工操作，也难以振捣密实，使混凝土强度降低。因此要严格控制水灰比，使之达到最合适的标准。
4.2 计量不准确
混凝土配合比是根据混凝土的强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定的。根据规定各种配料的计量误差应控制在：水泥<1%，粗骨料<3%，水<1%，外加剂<2%。计量不准确会影响沙石材料的级配，而如果没有一个好的级配，混凝土的密实度就难以保证。因此，混凝土施工的工程应采用拌和站并须配置一定数量的自动计量设备，禁用体积法计量。
5、外部环境的影响
5.1 温度的影响
混凝土因温降而产生的变形称为温度变形，它对大体积和大面积混凝土极为不利。在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的水化热，而混凝土是热的不良导体，散热较慢，于是内部温度高产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，内胀外缩的结果必将产生温度应力，严重时会使混凝土出现裂缝。因此，在大体积混凝土工程施工中应特别注意控制混凝土的温度。
5.2 养护条件的影响
混凝土浇筑初期，一般要在表面洒水覆盖，目的是防止表面裂缝。试验结果表明，延长初期潮湿养护时间仅能推迟干缩的应力时，就可以停止潮湿养护，混凝土也不会开裂。
二、防止裂缝的措施
1、加强土基和基层的施工质量
首先要保证土基有足够的稳定性和强度均匀性。压实度满足設计要求，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的使用品质，延长其寿命。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，防止混凝土板因薄厚不均、受力不匀而产生断板现象。
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，它不仅具有较高的力学强度、弹性模量，还具有较大的承受和扩散荷载的能力。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。
3、减少温度收缩裂缝的措施
3.1 避免在高温和大风天气施工
在高温和大风天气下，由于混凝土表面迅速失水会引起混凝土表面干缩，从而产生表面裂纹。
3.2 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可以降低混凝土温升。水泥水化热对混凝土的升温影响很大，不同品种的水泥，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有：第一，选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。第二，沙率小，比表面积小就能节省水泥。第三，采用粗沙比细沙可以节省水泥。第四，在满足混凝土和易性的条件下尽可能降低塌落度，这样可以减少用水量和水泥用量。第五，掺减水剂也可以减少水泥用量。
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。有关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2%左右，而实际工程中应用的水灰比要比这大得多，导致干缩也比较大，因此必须严格控制水灰比，减少单位用水量。
5、完善水泥混凝土路面的施工工艺
加强对施工工艺各个环节的管理，减少影响混凝土产生裂缝的因素。
5.1 加强驻地化验室的建设
首先，对进厂主要原材料实行质量监控，水泥常采用普通硅酸盐水泥，对拟采用的水泥都要进行物理性能和化学成分试验分析。粗集料（级配碎石）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≤1%，针片状颗粒含量≤1.5%，硫化物及硫酸盐含量≤1%，石料强度为3级的配石。特别要强调的是，片状石含量应严格控制，因为它会减小水泥的黏结力，从而减少路面的强度和寿命。细集料（沙）应采用质量坚硬，耐久洁净，细度模数宜在2.5以上，含泥量≤3%，硫化物及硫酸盐含量≤1%的天然中沙。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。
5.2 混凝土摊铺一定要平整均匀
混凝土表面浆体不均匀、过振会导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。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。
5.3 加强切缝时间的管理，遵循“宁早勿晚”的原则
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。加强水泥混凝土路面的初期、中期、后期的养生，尽量延长开放交通的时间。
三、结束语
产生水泥混凝土路面板块裂缝的原因是多方面的，工程实践表明，只要采取正确的预防措施，混凝土路面的断板就会大大减少。这对保证混凝土路面施工质量，延长混凝土路面的使用寿命将是十分有利的。
参考文献
[1] 王斌.浅谈水泥混凝土路面断舨控制[J].科技信息，2012.12.
[2] 刘洪波.浅议水泥混凝土路面断板病害的防治[J].中国科技纵横，2012.3.
[关键词]路面断板；混凝土配合比；收缩裂缝
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0147-01
水泥混凝土路面板块断裂是常见的一种质量通病。它的断裂有三种形式，一是在初凝前产生的表面网状裂纹，二是在养生期内产生的横向断板，三是经过冻融循环产生的纵向裂缝。这三种病害的产生不仅影响了水泥路面的外观质量，而且缩短了其使用寿命，增加了维修与养护的难度。因此，研究分析水泥混凝土路面板块断裂的原因，采取行之有效的防治措施，具有十分重要的意义。
一、造成混凝土路面断裂的成因
对于水泥混凝土路面来说，造成其断裂的因素很多，主要有基层的施工质量、水泥的品质、骨料的质量、水泥混凝土配合比以及水泥混凝土施工的外部环境。
1、基层施工质量的影响
基层能够给水泥混凝土板提供均匀稳定的支承且能防止冻胀，保证整体强度和良好的平整度，延长混凝土板的使用寿命。如果基层强度不均匀、平整度不好，会造成混凝土板底承载力不均匀以及板厚不一致，混凝土板块受荷载作用后在强弱分界部位就会发生断裂。
2、水泥品质的影响
水泥的品质如果不合要求，安定性会很差，引起混凝土的裂缝。水泥熟料的锻烧不充分会产生较多的游离氧化钙，因它的水化过程很慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀，体积变化不均匀，使路面出现龟裂、断板。为防止水泥安定性不良引起的裂缝，应加强检验，选用低碱性水泥。
3、骨料质量的影响
骨料是混凝土的主要组成部分，起骨架作用，所以骨料质量的好坏将影响混凝土的性能。骨料级配良好时，空隙率小，砂浆含量减少，收缩值相对减少。使用偏细沙时，会使混凝土收缩值增大，容易产生裂缝。骨料中针片状石子含量过高，针片状石子在混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响混凝土强度，易产生裂缝。对于骨料质量来说，最值得注意的是骨料中含有活性材料二氧化硅与水泥中碱性氧化物发生反应，生成碱-硅酸凝胶，这种凝胶体吸水后产生膨胀，导致混凝土的开裂和破坏，这种现象称为碱-集料反应。因此选择骨料时应选用连续级配、干净、含活性氧化硅少的材料。
4、水泥混凝土配合比的影响
4.1 水灰比问题
混凝土中的拌和水分为自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水。自由水在混凝土凝结过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。如水灰比偏大时，使混凝土密实度降低，强度也就降低；但水灰比偏小时，和易性差，影响施工操作，也难以振捣密实，使混凝土强度降低。因此要严格控制水灰比，使之达到最合适的标准。
4.2 计量不准确
混凝土配合比是根据混凝土的强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定的。根据规定各种配料的计量误差应控制在：水泥<1%，粗骨料<3%，水<1%，外加剂<2%。计量不准确会影响沙石材料的级配，而如果没有一个好的级配，混凝土的密实度就难以保证。因此，混凝土施工的工程应采用拌和站并须配置一定数量的自动计量设备，禁用体积法计量。
5、外部环境的影响
5.1 温度的影响
混凝土因温降而产生的变形称为温度变形，它对大体积和大面积混凝土极为不利。在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的水化热，而混凝土是热的不良导体，散热较慢，于是内部温度高产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，内胀外缩的结果必将产生温度应力，严重时会使混凝土出现裂缝。因此，在大体积混凝土工程施工中应特别注意控制混凝土的温度。
5.2 养护条件的影响
混凝土浇筑初期，一般要在表面洒水覆盖，目的是防止表面裂缝。试验结果表明，延长初期潮湿养护时间仅能推迟干缩的应力时，就可以停止潮湿养护，混凝土也不会开裂。
二、防止裂缝的措施
1、加强土基和基层的施工质量
首先要保证土基有足够的稳定性和强度均匀性。压实度满足設计要求，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的使用品质，延长其寿命。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，防止混凝土板因薄厚不均、受力不匀而产生断板现象。
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，它不仅具有较高的力学强度、弹性模量，还具有较大的承受和扩散荷载的能力。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。
3、减少温度收缩裂缝的措施
3.1 避免在高温和大风天气施工
在高温和大风天气下，由于混凝土表面迅速失水会引起混凝土表面干缩，从而产生表面裂纹。
3.2 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可以降低混凝土温升。水泥水化热对混凝土的升温影响很大，不同品种的水泥，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有：第一，选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。第二，沙率小，比表面积小就能节省水泥。第三，采用粗沙比细沙可以节省水泥。第四，在满足混凝土和易性的条件下尽可能降低塌落度，这样可以减少用水量和水泥用量。第五，掺减水剂也可以减少水泥用量。
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。有关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2%左右，而实际工程中应用的水灰比要比这大得多，导致干缩也比较大，因此必须严格控制水灰比，减少单位用水量。
5、完善水泥混凝土路面的施工工艺
加强对施工工艺各个环节的管理，减少影响混凝土产生裂缝的因素。
5.1 加强驻地化验室的建设
首先，对进厂主要原材料实行质量监控，水泥常采用普通硅酸盐水泥，对拟采用的水泥都要进行物理性能和化学成分试验分析。粗集料（级配碎石）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≤1%，针片状颗粒含量≤1.5%，硫化物及硫酸盐含量≤1%，石料强度为3级的配石。特别要强调的是，片状石含量应严格控制，因为它会减小水泥的黏结力，从而减少路面的强度和寿命。细集料（沙）应采用质量坚硬，耐久洁净，细度模数宜在2.5以上，含泥量≤3%，硫化物及硫酸盐含量≤1%的天然中沙。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。
5.2 混凝土摊铺一定要平整均匀
混凝土表面浆体不均匀、过振会导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。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。
5.3 加强切缝时间的管理，遵循“宁早勿晚”的原则
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。加强水泥混凝土路面的初期、中期、后期的养生，尽量延长开放交通的时间。
三、结束语
产生水泥混凝土路面板块裂缝的原因是多方面的，工程实践表明，只要采取正确的预防措施，混凝土路面的断板就会大大减少。这对保证混凝土路面施工质量，延长混凝土路面的使用寿命将是十分有利的。
参考文献
[1] 王斌.浅谈水泥混凝土路面断舨控制[J].科技信息，2012.12.
[2] 刘洪波.浅议水泥混凝土路面断板病害的防治[J].中国科技纵横，2012.3.