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摘要：裂缝病害作为水泥混凝土路面主要病害之一，对其强度、稳定性、行车舒适性等都会产生重要影响。有效地预防裂缝产生，及时治理裂缝病害，对保障水泥混凝土路面良好的服务性能非常重要。
关键字：水泥混凝土；路面；裂缝
中图分类号： U416文献标识码：A文章编号：
中图分类号：
Causes for Crack of Common Cement Concrete Pavement and Prevention Measures
Abstract:Rrack diseases of common cement concrete pavement as one of the main diseases,play an important influence on strength,stability and driving comfort of the pavement. Effective prevention of cracks and timely treatment of cracks are very important to the good service of cement concrete pavement.
Keyword:cement concrete ; pavement ; crack
0引言
随着水泥混凝土路面结构理论及施工技术的发展，该路面的应用越来越广泛，尤其是在重交通道路路段及频繁加减速的路段中，水泥混凝土路面体现了其优越的性能。但是，随着水泥混凝土路面的日益发展，这种路面的很多病害也逐渐凸显出来并严重影响着路面的使用性及耐久性，如裂缝、沉陷、板面脱空、断裂等，其中路面裂缝是最长见的病害之一，也是很多其他病害发展的基础，同时又对水泥混凝土路面的发展起着关键性作用。水泥混凝土路面裂缝根据其表面形式可以分为龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝等主要的几种。產生各类裂缝的原因有很多，本文主要从环境、材料、施工三方面分析其产生的原因，并据此探讨预防裂缝出现的措施及治理裂缝的方法。这对加强水泥混凝土路面的使用性和耐久性，促进其发展具有一定的指导意义。
1裂缝产生的原因
1.1环境原因
温差影响裂缝的产生。水泥混凝土在水化凝固周期内会释放大量的水化热，加之混凝土内外散热条件的差异会使使混凝土内部温度高于周围环境，形成内外温差，产生温度应力。当这种应力大于混凝土早期的抗拉强度时就会产生裂缝。当遇有高温大风天气时，混凝土表面的水分会迅速蒸发而使其发生缩裂。
路面过早承受荷载作用也会导致裂缝的产生。在混凝土路面达到设计弯拉强度的40%后，行人可通行；在达到设计弯拉强度、路面检验合格、路肩等配套工程完善、交工验收后方可开放交通。混凝土路面的早期强度比较低，不能承受行车荷载，过早开放交通会因路面强度不足而产生弯拉裂缝。
1.2材料原因
水泥混凝土路面组成材料的质量好坏，在很大程度上决定着路面病害的产生及发展。其中水泥的抗折强度、收缩性等，水的用量、质量等，集料的质地、级配、耐久性、洁净度等，外加剂的用量、性能等，掺合料的种类、稳定性等都会影响混凝土的强度及裂缝病害的发生率。
为避免混凝土板在温度作用下开裂，水泥混凝土路面需要设置许多横向接缝和纵向接缝，接缝处相对薄弱，需要有相应的传荷及防水措施。因此拉杆、传力杆及填缝料的质量也会对裂缝的发生和发展产生影响。
1.3施工原因
水泥混凝土面板板底的支撑条件不良导致混凝土板的裂缝。由于路基及基层的平整度差会导致混凝土面板的厚度不均匀，在车辆荷载及温度应力的综合作用下，在面板的厚度薄弱处产生裂缝。由于路基软弱、填料不良、压实不足、填挖交接处未处理好、旧路加宽时新老路基结合不良等原因会使路基产生不均匀沉降、局部沉降过大等从而使板底脱空，在车辆荷载作用下混凝土产生弯拉裂缝。
水泥混凝土质量不良导致混凝土板的裂缝。影响混凝土质量的好坏除了与其组成材料有关外，还与搅拌、振捣、养护有很大的影响。搅拌时加料的顺序要符合设计的要求，搅拌的时间要满足规范规定，如果拌和不匀，造成混凝土面板各处因硬化时间不同而产生强度差异和不同的收缩量，进而导致裂缝的产生。当振捣不足时，混凝土中容易出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素的作用下发生应力集中从而导致裂缝。但搅拌和振捣的时间也不宜过长，否则混凝土发生离析而影响强度，也会在一定程度上促进裂缝的产生和发展。
混凝土面板的养生质量对其早期强度的增长和防止干缩裂缝的产生非常重要。当养护不及时或养护时间不足，板面失水过快时易发生干缩裂缝。当采用养护剂进行养护时，由于路拱横坡的存在会发生养护剂向低处流动的现象，使较高一侧的养护剂过少，各处的水分蒸发不一致，产生干缩裂缝。
2预防裂缝产生的措施
2.1环境因素作用下控制裂缝产生的措施
对于环境的影响，在浇筑水泥混凝土路面时，应密切主要施工环境温度，当温度过低、水分蒸发过快时采取适当养护措施。如在低温下施工的混凝土拌和时掺入防冻剂、减水剂等，对于自拌混凝土还可以采用热水拌和并对集料进行热水冲洗，浇筑时最好在白天温度较高时进行，同时，浇筑完毕及时覆盖，采用薄膜覆盖再加草垫等综合保温保湿养护措施。当遇到大风高温天气时，可采用薄膜养生以减缓水分蒸发。
此外，根据设计要求，严格控制开放交通的时间，避免因荷载作用产生裂缝。
2.2材料因素作用下控制裂缝产生的措施
路用水泥应以抗折强度高、干缩性小、抗冻行好、耐磨性强、耐疲劳为主，对于特重、重交通应采用旋窑道路硅酸盐水泥或普通道路硅酸盐水泥，中、轻交通可以采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。同时应严格控制粉煤灰的掺量，在普通路面混凝土中，粉煤灰掺量最大不超过15%。
集料是混凝土中占重量比例最大的组成材料，增大集料中粗颗粒的比重，可以有效防止混凝土板早期裂缝的产生。因为粗集料的增多可以降低水泥和水的用量，从而降低了干缩裂缝的发生几率。需要注意的是，盲目增大粗骨料的含量，又会导致集料分层、过大的空隙率等不良后果。
水作为混凝土的主要组分之一，对其产生早期裂缝病害的影响不容忽视。混凝土拌和用水中只有很少一部分参与水化反应，其余的水分最终都将蒸发，这部水分蒸发过程容易导致混凝土面板早期裂缝。因此减少拌和用水对早期裂缝的预防有一定意义。但拌和用水减少后会影响混凝土和易性及施工工作性，可以加入减水剂来改善。路用减水剂应选用减水率较高、塌落度损失较小、凝结时间可调控的复合型减水剂。
2.3施工因素作用下控制裂缝产生的措施
首先，良好的路基及基层支撑可以防止混凝土板脱空，在行车荷载的作用下发生断裂。在施工中对路基的填料、压实度、平整度等都应提出较高的要求，同时也要保证基层材料的稳定性和平整度。
其次，控制好拌和及振捣质量。优选间歇式搅拌楼进行路用混凝土的搅拌，并定期对其搅拌精度进行检验，同时还要确保新拌混凝土在规定时间内运到摊铺现场。路用混凝土常用的振捣设备有排式振捣机、振捣梁等，采用滑膜摊铺机施工时，振捣频率宜采用9000rpm左右。同时应防止过振、欠振或漏诊。
再次，保证良好的养生质量。机械摊铺的混凝土路面应该采用喷洒养生剂养生同时保湿覆盖的方式。养生时间不应小于设计弯拉强度的80%，并保证14～21天的养生时间。
最后，及时切缝防止缩裂。当混凝土抗压强度达到6.0～12.0Mpa左右即可切缝，在保证切割整齐、不发生碎裂的前提下切缝应尽早进行，在温差较大时应采用软切缝。设拉杆的假纵缝和设传力杆的缩缝，切缝深度不应小于1/3～1/4板厚，最浅不小于70mm；无传力杆缩缝的切缝深度为1/4～1/5板厚，最浅不小于60mm。最小切缝时间不宜超过24h。
3治理裂缝的方法
及时修补混凝土面板的裂缝，可以防止路面水分下渗，避免裂缝病害加重或其他病害的产生。
常见的裂缝修补方法有扩缝灌浆法、直接灌浆法、条带罩面法、全深度补块等。
3.1扩缝灌浆法
该法适用于裂缝宽度小于3mm的表面裂缝。修补工序为：①缝口扩宽成1.5～2cm的沟槽，深度不超过2/3板厚。②清縫，填0.3～0.6cm的洁净石屑。③采用聚硫橡胶等材料灌缝。④加热增强，1～1h后即可通车。
3.2直接灌浆法
该法适用于裂缝宽度大于3mm的裂缝，并且裂缝无碎裂。修补工序为：①清缝。②在缝两边30cm范围内路面上及缝内涂刷聚氨脂底胶。③配料灌浆，灌浆料可由环氧树脂、二甲苯等按一定配合比组成。灌浆后养护2～4h即可通车。
3.3条带罩面法
该法适用于裂缝宽度在3mm～15mm的贯穿全厚的中等裂缝。修补工序为：①切缝并凿除混凝土，沿缝两侧各且15cm宽，7cm深的条带。②在条带内安装耙钉，耙钉间隔50cm。③条带内浇筑混凝土，凿毛缝壁后涂刷粘结砂浆，浇筑混凝土并振捣养护。
3.4全深度补块
该法适用于缝宽大于15mm的严重裂缝。施工方法有集料嵌锁法、刨挖法、设置传力杆法。本文主要介绍集料嵌锁法的施工工序。
集料嵌锁法处理裂缝适用于中轻交通且无配筋水泥混凝土路面。其修补工序为：
①在待修补的路面上沿平行与缩缝的位置划线（划线位置距裂缝至少30cm），并沿此线进行全深度切割。在保留板的边部沿内侧4cm位置据缝，缝深5cm。
②吊走或凿除需做补块的混凝土面板。凿除在全深锯口和半深锯口间的4cm宽条混凝土，并在保留板的半深锯口下凿出毛面。
③拌制混凝土，其各项性能应优于原混凝土，浇筑后振实、整平，其表面纹理及平整度应与原路面相同。
④补块应用养护剂养护，待补块强度达到设计强度后即可通车。
4结语
水泥混凝土路面裂缝是一种普遍存在的现象，裂缝病害影响路面的使用性能及道路的稳定性，制约水泥混凝土土路面的发展，针对裂缝病害产生的原因及其发展趋势，本文在裂缝预防及其治理方面都提出了相应的控制措施，能综合实现预防为主、防治结合的目的，对提高水泥混凝土路面的使用性及耐久性有一定指导意义。
参考文献：
[1] 马松林，侯相深．公路养护与管理．北京：人民交通出版社，2010．
[2] 傅智，金志强．水泥混凝土路面施工与养护技术．北京：人民交通出版社，2003．
关键字：水泥混凝土；路面；裂缝
中图分类号： U416文献标识码：A文章编号：
中图分类号：
Causes for Crack of Common Cement Concrete Pavement and Prevention Measures
Abstract:Rrack diseases of common cement concrete pavement as one of the main diseases,play an important influence on strength,stability and driving comfort of the pavement. Effective prevention of cracks and timely treatment of cracks are very important to the good service of cement concrete pavement.
Keyword:cement concrete ; pavement ; crack
0引言
随着水泥混凝土路面结构理论及施工技术的发展，该路面的应用越来越广泛，尤其是在重交通道路路段及频繁加减速的路段中，水泥混凝土路面体现了其优越的性能。但是，随着水泥混凝土路面的日益发展，这种路面的很多病害也逐渐凸显出来并严重影响着路面的使用性及耐久性，如裂缝、沉陷、板面脱空、断裂等，其中路面裂缝是最长见的病害之一，也是很多其他病害发展的基础，同时又对水泥混凝土路面的发展起着关键性作用。水泥混凝土路面裂缝根据其表面形式可以分为龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝等主要的几种。產生各类裂缝的原因有很多，本文主要从环境、材料、施工三方面分析其产生的原因，并据此探讨预防裂缝出现的措施及治理裂缝的方法。这对加强水泥混凝土路面的使用性和耐久性，促进其发展具有一定的指导意义。
1裂缝产生的原因
1.1环境原因
温差影响裂缝的产生。水泥混凝土在水化凝固周期内会释放大量的水化热，加之混凝土内外散热条件的差异会使使混凝土内部温度高于周围环境，形成内外温差，产生温度应力。当这种应力大于混凝土早期的抗拉强度时就会产生裂缝。当遇有高温大风天气时，混凝土表面的水分会迅速蒸发而使其发生缩裂。
路面过早承受荷载作用也会导致裂缝的产生。在混凝土路面达到设计弯拉强度的40%后，行人可通行；在达到设计弯拉强度、路面检验合格、路肩等配套工程完善、交工验收后方可开放交通。混凝土路面的早期强度比较低，不能承受行车荷载，过早开放交通会因路面强度不足而产生弯拉裂缝。
1.2材料原因
水泥混凝土路面组成材料的质量好坏，在很大程度上决定着路面病害的产生及发展。其中水泥的抗折强度、收缩性等，水的用量、质量等，集料的质地、级配、耐久性、洁净度等，外加剂的用量、性能等，掺合料的种类、稳定性等都会影响混凝土的强度及裂缝病害的发生率。
为避免混凝土板在温度作用下开裂，水泥混凝土路面需要设置许多横向接缝和纵向接缝，接缝处相对薄弱，需要有相应的传荷及防水措施。因此拉杆、传力杆及填缝料的质量也会对裂缝的发生和发展产生影响。
1.3施工原因
水泥混凝土面板板底的支撑条件不良导致混凝土板的裂缝。由于路基及基层的平整度差会导致混凝土面板的厚度不均匀，在车辆荷载及温度应力的综合作用下，在面板的厚度薄弱处产生裂缝。由于路基软弱、填料不良、压实不足、填挖交接处未处理好、旧路加宽时新老路基结合不良等原因会使路基产生不均匀沉降、局部沉降过大等从而使板底脱空，在车辆荷载作用下混凝土产生弯拉裂缝。
水泥混凝土质量不良导致混凝土板的裂缝。影响混凝土质量的好坏除了与其组成材料有关外，还与搅拌、振捣、养护有很大的影响。搅拌时加料的顺序要符合设计的要求，搅拌的时间要满足规范规定，如果拌和不匀，造成混凝土面板各处因硬化时间不同而产生强度差异和不同的收缩量，进而导致裂缝的产生。当振捣不足时，混凝土中容易出现气孔、蜂窝，在行车荷载及自然因素的作用下发生应力集中从而导致裂缝。但搅拌和振捣的时间也不宜过长，否则混凝土发生离析而影响强度，也会在一定程度上促进裂缝的产生和发展。
混凝土面板的养生质量对其早期强度的增长和防止干缩裂缝的产生非常重要。当养护不及时或养护时间不足，板面失水过快时易发生干缩裂缝。当采用养护剂进行养护时，由于路拱横坡的存在会发生养护剂向低处流动的现象，使较高一侧的养护剂过少，各处的水分蒸发不一致，产生干缩裂缝。
2预防裂缝产生的措施
2.1环境因素作用下控制裂缝产生的措施
对于环境的影响，在浇筑水泥混凝土路面时，应密切主要施工环境温度，当温度过低、水分蒸发过快时采取适当养护措施。如在低温下施工的混凝土拌和时掺入防冻剂、减水剂等，对于自拌混凝土还可以采用热水拌和并对集料进行热水冲洗，浇筑时最好在白天温度较高时进行，同时，浇筑完毕及时覆盖，采用薄膜覆盖再加草垫等综合保温保湿养护措施。当遇到大风高温天气时，可采用薄膜养生以减缓水分蒸发。
此外，根据设计要求，严格控制开放交通的时间，避免因荷载作用产生裂缝。
2.2材料因素作用下控制裂缝产生的措施
路用水泥应以抗折强度高、干缩性小、抗冻行好、耐磨性强、耐疲劳为主，对于特重、重交通应采用旋窑道路硅酸盐水泥或普通道路硅酸盐水泥，中、轻交通可以采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。同时应严格控制粉煤灰的掺量，在普通路面混凝土中，粉煤灰掺量最大不超过15%。
集料是混凝土中占重量比例最大的组成材料，增大集料中粗颗粒的比重，可以有效防止混凝土板早期裂缝的产生。因为粗集料的增多可以降低水泥和水的用量，从而降低了干缩裂缝的发生几率。需要注意的是，盲目增大粗骨料的含量，又会导致集料分层、过大的空隙率等不良后果。
水作为混凝土的主要组分之一，对其产生早期裂缝病害的影响不容忽视。混凝土拌和用水中只有很少一部分参与水化反应，其余的水分最终都将蒸发，这部水分蒸发过程容易导致混凝土面板早期裂缝。因此减少拌和用水对早期裂缝的预防有一定意义。但拌和用水减少后会影响混凝土和易性及施工工作性，可以加入减水剂来改善。路用减水剂应选用减水率较高、塌落度损失较小、凝结时间可调控的复合型减水剂。
2.3施工因素作用下控制裂缝产生的措施
首先，良好的路基及基层支撑可以防止混凝土板脱空，在行车荷载的作用下发生断裂。在施工中对路基的填料、压实度、平整度等都应提出较高的要求，同时也要保证基层材料的稳定性和平整度。
其次，控制好拌和及振捣质量。优选间歇式搅拌楼进行路用混凝土的搅拌，并定期对其搅拌精度进行检验，同时还要确保新拌混凝土在规定时间内运到摊铺现场。路用混凝土常用的振捣设备有排式振捣机、振捣梁等，采用滑膜摊铺机施工时，振捣频率宜采用9000rpm左右。同时应防止过振、欠振或漏诊。
再次，保证良好的养生质量。机械摊铺的混凝土路面应该采用喷洒养生剂养生同时保湿覆盖的方式。养生时间不应小于设计弯拉强度的80%，并保证14～21天的养生时间。
最后，及时切缝防止缩裂。当混凝土抗压强度达到6.0～12.0Mpa左右即可切缝，在保证切割整齐、不发生碎裂的前提下切缝应尽早进行，在温差较大时应采用软切缝。设拉杆的假纵缝和设传力杆的缩缝，切缝深度不应小于1/3～1/4板厚，最浅不小于70mm；无传力杆缩缝的切缝深度为1/4～1/5板厚，最浅不小于60mm。最小切缝时间不宜超过24h。
3治理裂缝的方法
及时修补混凝土面板的裂缝，可以防止路面水分下渗，避免裂缝病害加重或其他病害的产生。
常见的裂缝修补方法有扩缝灌浆法、直接灌浆法、条带罩面法、全深度补块等。
3.1扩缝灌浆法
该法适用于裂缝宽度小于3mm的表面裂缝。修补工序为：①缝口扩宽成1.5～2cm的沟槽，深度不超过2/3板厚。②清縫，填0.3～0.6cm的洁净石屑。③采用聚硫橡胶等材料灌缝。④加热增强，1～1h后即可通车。
3.2直接灌浆法
该法适用于裂缝宽度大于3mm的裂缝，并且裂缝无碎裂。修补工序为：①清缝。②在缝两边30cm范围内路面上及缝内涂刷聚氨脂底胶。③配料灌浆，灌浆料可由环氧树脂、二甲苯等按一定配合比组成。灌浆后养护2～4h即可通车。
3.3条带罩面法
该法适用于裂缝宽度在3mm～15mm的贯穿全厚的中等裂缝。修补工序为：①切缝并凿除混凝土，沿缝两侧各且15cm宽，7cm深的条带。②在条带内安装耙钉，耙钉间隔50cm。③条带内浇筑混凝土，凿毛缝壁后涂刷粘结砂浆，浇筑混凝土并振捣养护。
3.4全深度补块
该法适用于缝宽大于15mm的严重裂缝。施工方法有集料嵌锁法、刨挖法、设置传力杆法。本文主要介绍集料嵌锁法的施工工序。
集料嵌锁法处理裂缝适用于中轻交通且无配筋水泥混凝土路面。其修补工序为：
①在待修补的路面上沿平行与缩缝的位置划线（划线位置距裂缝至少30cm），并沿此线进行全深度切割。在保留板的边部沿内侧4cm位置据缝，缝深5cm。
②吊走或凿除需做补块的混凝土面板。凿除在全深锯口和半深锯口间的4cm宽条混凝土，并在保留板的半深锯口下凿出毛面。
③拌制混凝土，其各项性能应优于原混凝土，浇筑后振实、整平，其表面纹理及平整度应与原路面相同。
④补块应用养护剂养护，待补块强度达到设计强度后即可通车。
4结语
水泥混凝土路面裂缝是一种普遍存在的现象，裂缝病害影响路面的使用性能及道路的稳定性，制约水泥混凝土土路面的发展，针对裂缝病害产生的原因及其发展趋势，本文在裂缝预防及其治理方面都提出了相应的控制措施，能综合实现预防为主、防治结合的目的，对提高水泥混凝土路面的使用性及耐久性有一定指导意义。
参考文献：
[1] 马松林，侯相深．公路养护与管理．北京：人民交通出版社，2010．
[2] 傅智，金志强．水泥混凝土路面施工与养护技术．北京：人民交通出版社，2003．