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摘要：农村公路混凝土路面裂缝的成因是各种各样的,是多种因素综合的结果。这就需要我们在现实生活的设计和施工中多观察、多思考、多比较来发现问题,并提出更多的预防措施,以便于彻底解决农村公路水泥混凝土路面的开裂问题,建设更多质量更好的水泥混凝土路面,用以适应农村经济快速发展的需要。本文针对农村公路混凝土路面裂缝成因谈谈自己的几点看法。
关键词：农村公路；水泥混凝土路面裂缝成因
一、路面结构设计不当
当前农村公路建设中存在的结构设计不当主要是指路面结构的设计不合理,主要包括:
① 面层的厚度偏小,大量的路面达不到设计厚度有的甚至未达到18cm。
②路面结构的组合不够合理,造成路面的排水不畅,大量的水存在于面层与基层之间,导致路面接缝处淤泥,最终导致断板的发生。
③接缝处不设钢筋。由于农村公路建设资金不足,许多水泥混凝土的接缝处不设钢筋,或者钢筋的数量偏少而且布置不合理,不能有效地传递荷载。
④在农村公路建设中未设基层或者基层偏薄,基层材料的配合比不能满足有效排水的要求,大量的水泥混凝土路面是直接铺筑在水稳定性较差的泥结碎石基础之上的。
二、路基、基层的影响
1.基层平整度差,导致混凝土面层厚度不匀,离散性大,在行车荷载及温度翘曲应力作用下,使得路面应力集中。当应力超过极限强度时,就会在厚度薄弱处产生裂缝。
2.地基强度不均匀,路基填料混杂或压实不好,产生不均匀沉降,导致混凝土板产生裂缝。
3.路基软弱,未压实,或路面基层强度不足,沉降量过大,混凝土板受弯产生裂缝。
4.半填半挖路段,填挖交接处未按要求进行处理或处理不好,或填方部分未压实,导致填方部分沉降或滑移而造成裂缝。
5.老路拓宽,新填土部分施工方法不当,与老路结合不好,导致混凝土板产生裂缝。
三、水泥混凝土质量的影响
1.水泥质量。不同标号及品种的水泥混杂使用,硬化时间及收缩量不一样同样会形成裂缝。水泥用量过大,单纯用增大水泥用量的方法来达到混凝土设计强度,致使水化热大,易发生收缩裂纹,使混凝土路面形成裂缝。
2.集料质量。集料中的杂质含量直接影响混凝土的质量,特别是其中的有害杂质如云母、有机质、轻物质、泥及石料上的包裹层等,将会削弱水泥的胶结力,延缓水泥硬化,降低混凝土的强度。这些杂质均应清除干净再用,集料级配不良会导致集料间孔隙过大,水泥砂浆集中,局部收缩加大,出现裂缝。
3.搅拌质量。搅拌时必须按照施工配合比顺序加料,并保证搅拌时间不低于规范要求,并且最长时间不得超过最短时间的3倍。搅拌时间过短,则拌合不均匀,造成面层强度相差过大,硬化时间及收缩量不同,从而导致裂缝产生;搅拌时间过长,则容易导致骨料破碎、离析,使和易性发生变化,影响混凝土的强度。
4.振捣质量。工人在施工过程中往往忽视操作规程,导致混凝土不密实、不均匀;或由于部分混凝土振捣时间过长,形成分层:粗骨料沉入底部,细骨料留在上层,强度不均匀,表面收缩裂缝增加。
5.水的质量。一些有害离子（如氯离子、硫酸根离子）是通过水向混凝土中渗入而进入混凝土中并对混凝土的性能产生不良影响，且有可能导致混凝土中的钢筋生锈：饱水混凝土在受冻时，水结冰对混凝土产生膨胀压，使混凝土产生冻融损害，水的存在使混凝土更容易碳化，也使混凝土中的碱骨料反应得以持续进行。
6.养生不及时或养护不当。在施工中应尽量避免产生较大的温差效应。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。一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂,形成不规则断板。尤其是气温高,湿度小,风速大,就会使混凝土表面水分蒸发太快,从而形成干缩裂缝。
四、切缝不及时
由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足,造成混凝土内应力集中,在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。
1.切割时间。可根据摊铺完毕到切缝时的昼夜温差确定采用软切缝、硬切缝还是软硬结合切缝。当混凝土达到设计强度的25% ~30%时,应采用切缝机进行切割。切缝太早,粗骨料会从砂浆中跳脱;切缝太晚,如果产生的拉应力大于混凝土容许值,混凝土板就会开裂。气温高,混凝土强度增长快,切割时间要提早，适宜采用软硬结合切缝。温差大,切割时间也要提早，适宜采用软切缝，温差小于10度时可采用硬切缝，但最长时间不得超过24小时。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切,宁早勿晚”。切缝机,宜采用机型小、转速快、振动小的,在混凝土浇筑几小时内即可切割。
2.切割深度。切缝深度应控制为板厚的1 /4~1 /5，最浅不得小于60mm。切得太深,板间的传荷能力难以得到保证。切得太浅,混凝土截面的强度削弱得不够,难以保证断裂在缩缝处产生,面层上会产生不规则裂缝。因此,应严格控制切缝的深度,既不能过深,亦不能过浅。
五、拉杆和传力杆的影响
1.横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用光圆钢筋,且一半涂沥青,允许滑动。在实际应用中,施工单位为图方便,经常使用螺纹钢,且不涂沥青。施工缝两边混凝土浇筑时间不同,凝结过程中产生的收缩不同步,传力杆不能伸缩,形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩,则在此薄弱环节处产生裂缝。
2.纵缝拉杆。纵缝一般有纵向缩缝和纵向施工缝两种,两种纵缝均应设置拉杆。拉杆应用螺纹钢,长度达到设计要求,以保证其与混凝土间的粘接力,并且拉杆的直径与间距也应得到保证。一些施工单位在施工时采用小直径螺纹钢,长度达不到依靠求,或者由于横板预留孔位置不对而使拉杆间距偏大。如此,拉杆不能提供足够的拉力,混凝土面板收缩时,纵缝被拉开而形成裂縫。
六、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形。若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
七、养护剂的影响
养护剂在道路施工中的应用越来越多。养护剂凝固后所形成的薄膜可阻止混凝土中水分的蒸发,起到养护作用，但必须保证有90％以上的有效保水率。但实际使用过程中如使用不当,则极易产生混凝土裂缝。首先,因路面有一定的横波,喷洒中养护剂总是由高处向低处流动。养护剂喷洒凝固后,一些施工单位不注意在高的一侧补喷,造成高侧部分养护剂偏少,两侧水分蒸发速度不同,混凝土收缩不一致,形成裂缝。其二,在拆模板后,侧壁应补喷。部分施工单位拆模时间过晚,过晚再喷养护剂实际上作用已很小。另外,有的模板是用废机油作为脱模剂,废机油附着在混凝土板侧壁上,养护剂喷到油上,没有附着力,很难起到养护作用。侧边收缩和强度增长与面层不一致,易在侧壁形成裂缝。
八、过早开放交通
开放交通过早,混凝土的强度尚低,不足以承受行车荷载,在荷载作用下,混凝土路面很容易产生裂缝。
九、结束语
总之,提高路基、基层结构的稳定性、强度和施工工艺质量,合理确定水泥混凝土面板的强度和厚度,科学规范施工是减少路面裂缝、延长农村公路水泥混凝土路面寿命的有效措施。
关键词：农村公路；水泥混凝土路面裂缝成因
一、路面结构设计不当
当前农村公路建设中存在的结构设计不当主要是指路面结构的设计不合理,主要包括:
① 面层的厚度偏小,大量的路面达不到设计厚度有的甚至未达到18cm。
②路面结构的组合不够合理,造成路面的排水不畅,大量的水存在于面层与基层之间,导致路面接缝处淤泥,最终导致断板的发生。
③接缝处不设钢筋。由于农村公路建设资金不足,许多水泥混凝土的接缝处不设钢筋,或者钢筋的数量偏少而且布置不合理,不能有效地传递荷载。
④在农村公路建设中未设基层或者基层偏薄,基层材料的配合比不能满足有效排水的要求,大量的水泥混凝土路面是直接铺筑在水稳定性较差的泥结碎石基础之上的。
二、路基、基层的影响
1.基层平整度差,导致混凝土面层厚度不匀,离散性大,在行车荷载及温度翘曲应力作用下,使得路面应力集中。当应力超过极限强度时,就会在厚度薄弱处产生裂缝。
2.地基强度不均匀,路基填料混杂或压实不好,产生不均匀沉降,导致混凝土板产生裂缝。
3.路基软弱,未压实,或路面基层强度不足,沉降量过大,混凝土板受弯产生裂缝。
4.半填半挖路段,填挖交接处未按要求进行处理或处理不好,或填方部分未压实,导致填方部分沉降或滑移而造成裂缝。
5.老路拓宽,新填土部分施工方法不当,与老路结合不好,导致混凝土板产生裂缝。
三、水泥混凝土质量的影响
1.水泥质量。不同标号及品种的水泥混杂使用,硬化时间及收缩量不一样同样会形成裂缝。水泥用量过大,单纯用增大水泥用量的方法来达到混凝土设计强度,致使水化热大,易发生收缩裂纹,使混凝土路面形成裂缝。
2.集料质量。集料中的杂质含量直接影响混凝土的质量,特别是其中的有害杂质如云母、有机质、轻物质、泥及石料上的包裹层等,将会削弱水泥的胶结力,延缓水泥硬化,降低混凝土的强度。这些杂质均应清除干净再用,集料级配不良会导致集料间孔隙过大,水泥砂浆集中,局部收缩加大,出现裂缝。
3.搅拌质量。搅拌时必须按照施工配合比顺序加料,并保证搅拌时间不低于规范要求,并且最长时间不得超过最短时间的3倍。搅拌时间过短,则拌合不均匀,造成面层强度相差过大,硬化时间及收缩量不同,从而导致裂缝产生;搅拌时间过长,则容易导致骨料破碎、离析,使和易性发生变化,影响混凝土的强度。
4.振捣质量。工人在施工过程中往往忽视操作规程,导致混凝土不密实、不均匀;或由于部分混凝土振捣时间过长,形成分层:粗骨料沉入底部,细骨料留在上层,强度不均匀,表面收缩裂缝增加。
5.水的质量。一些有害离子（如氯离子、硫酸根离子）是通过水向混凝土中渗入而进入混凝土中并对混凝土的性能产生不良影响，且有可能导致混凝土中的钢筋生锈：饱水混凝土在受冻时，水结冰对混凝土产生膨胀压，使混凝土产生冻融损害，水的存在使混凝土更容易碳化，也使混凝土中的碱骨料反应得以持续进行。
6.养生不及时或养护不当。在施工中应尽量避免产生较大的温差效应。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。一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂,形成不规则断板。尤其是气温高,湿度小,风速大,就会使混凝土表面水分蒸发太快,从而形成干缩裂缝。
四、切缝不及时
由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足,造成混凝土内应力集中,在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。
1.切割时间。可根据摊铺完毕到切缝时的昼夜温差确定采用软切缝、硬切缝还是软硬结合切缝。当混凝土达到设计强度的25% ~30%时,应采用切缝机进行切割。切缝太早,粗骨料会从砂浆中跳脱;切缝太晚,如果产生的拉应力大于混凝土容许值,混凝土板就会开裂。气温高,混凝土强度增长快,切割时间要提早，适宜采用软硬结合切缝。温差大,切割时间也要提早，适宜采用软切缝，温差小于10度时可采用硬切缝，但最长时间不得超过24小时。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切,宁早勿晚”。切缝机,宜采用机型小、转速快、振动小的,在混凝土浇筑几小时内即可切割。
2.切割深度。切缝深度应控制为板厚的1 /4~1 /5，最浅不得小于60mm。切得太深,板间的传荷能力难以得到保证。切得太浅,混凝土截面的强度削弱得不够,难以保证断裂在缩缝处产生,面层上会产生不规则裂缝。因此,应严格控制切缝的深度,既不能过深,亦不能过浅。
五、拉杆和传力杆的影响
1.横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆应用光圆钢筋,且一半涂沥青,允许滑动。在实际应用中,施工单位为图方便,经常使用螺纹钢,且不涂沥青。施工缝两边混凝土浇筑时间不同,凝结过程中产生的收缩不同步,传力杆不能伸缩,形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素作用下产生收缩,则在此薄弱环节处产生裂缝。
2.纵缝拉杆。纵缝一般有纵向缩缝和纵向施工缝两种,两种纵缝均应设置拉杆。拉杆应用螺纹钢,长度达到设计要求,以保证其与混凝土间的粘接力,并且拉杆的直径与间距也应得到保证。一些施工单位在施工时采用小直径螺纹钢,长度达不到依靠求,或者由于横板预留孔位置不对而使拉杆间距偏大。如此,拉杆不能提供足够的拉力,混凝土面板收缩时,纵缝被拉开而形成裂縫。
六、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形。若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
七、养护剂的影响
养护剂在道路施工中的应用越来越多。养护剂凝固后所形成的薄膜可阻止混凝土中水分的蒸发,起到养护作用，但必须保证有90％以上的有效保水率。但实际使用过程中如使用不当,则极易产生混凝土裂缝。首先,因路面有一定的横波,喷洒中养护剂总是由高处向低处流动。养护剂喷洒凝固后,一些施工单位不注意在高的一侧补喷,造成高侧部分养护剂偏少,两侧水分蒸发速度不同,混凝土收缩不一致,形成裂缝。其二,在拆模板后,侧壁应补喷。部分施工单位拆模时间过晚,过晚再喷养护剂实际上作用已很小。另外,有的模板是用废机油作为脱模剂,废机油附着在混凝土板侧壁上,养护剂喷到油上,没有附着力,很难起到养护作用。侧边收缩和强度增长与面层不一致,易在侧壁形成裂缝。
八、过早开放交通
开放交通过早,混凝土的强度尚低,不足以承受行车荷载,在荷载作用下,混凝土路面很容易产生裂缝。
九、结束语
总之,提高路基、基层结构的稳定性、强度和施工工艺质量,合理确定水泥混凝土面板的强度和厚度,科学规范施工是减少路面裂缝、延长农村公路水泥混凝土路面寿命的有效措施。