混凝土路面裂缝成因分析及预防性施工技术研究

刘润

中国电建市政建设集团有限公司

摘要：混凝土路面裂缝不仅会影响道路的平整性和结构完整性，还可能成为水进入的道路，导致基层受损和路面寿命缩短。因此文章在混凝土路面施工的实际应用中，对塑性收缩、干燥收缩、温度、荷载裂缝主要特点进行分析，在原材料与配合比、施工质量、温湿度和荷载作用方面研究了裂缝产生的原因，提出了原材料优化、配合比控制、规范浇筑振捣、合理切缝养护、全过程的质量管控等预防性的施工技术，以期为提高混凝土路面施工质量和服役性能提供参考依据。

关键词：混凝土路面；裂缝成因；配合比；施工技术；质量控制

引言

裂缝是混凝土路面在施工和服役中较常见的质量缺陷之一，且不是某一个原因造成的，而是受到材料性能、配合比设计、施工工艺以及环境变化、车辆荷载等多种影响共同导致产生的结果。裂缝一旦出现就容易引起雨水等沿着裂缝进入路面结构内，使得局部承载条件恶化甚至引发断板等病害的发生。所以正确地认识各种裂缝形成的机理并把防治的重点提前到施工阶段有着重要的实际意义。文章基于工程施工作业的过程开展关于裂缝成因及其预防性的施工技术的研究来提高路面抗裂能力、耐久水平。

一、混凝土路面裂缝的主要类型及特征

由于混凝土路面裂缝种类繁杂，形状各异且发展过程较为复杂等特点，按裂缝形成的机理可以分为：塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、温度裂缝以及荷载裂缝四种形式。其中塑性收缩裂缝一般发生在浇筑之初，在路面上呈现不规则的短裂纹；而干燥收缩裂缝主要是由混凝土失水产生的体积收缩所导致的，有一定的随机性；温度裂缝的发生与混凝土内部温度的变化及内外温差有关，往往出现横向或者纵向开裂的现象；荷载裂缝大多发生在车辆荷载重复作用的地方并逐渐扩大延伸。除此之外还有施工时接缝处理不好引起的接缝裂缝等等。

二、混凝土路面裂缝的形成原因

（一）原材料性能与配合比设计不合理

对于混凝土路面来说其抗裂能力首先要受到水泥、骨料、水以及外加剂等因素的影响，在实际工程施工当中如果选用的水泥种类或者强度等级不合适，骨料级配不够连续或是含泥量较高都可能会使混凝土产生更大的收缩变形；而混凝土的配合比也会影响裂缝敏感程度，特别是水胶比过大、单位用水量和胶凝材料用量过多的情况下会使得硬化过程中的水分蒸发以及水化反应引起更明显的体积变化，当骨料本身的体积稳定性和不同材料之间的适配性差的时候混凝土内部就很容易发生不均匀变形并产生局部拉应力，当这种应力超过了混凝土早期抗拉强度就会导致微裂纹产生并在后续环境中和荷载的作用下逐渐扩大。

（二）施工过程质量控制不到位

在混凝土的整个施工中，包括拌和、运输、摊铺、振捣、整平、切缝以及养护等多个过程，在任何一个环节都存在控制不当的可能性，都会造成裂缝的发生。例如：若在现场拌和时不够均匀或者运输时间太长，则会导致混合料的工作性能下降，对路面结构均质性的不利影响；如果振捣不到位则很容易导致孔隙和局部疏松现象发生，反之过度振捣会使混凝土离析、泌水，使得板体内部的性能会出现差异；而在摊铺的过程中一旦有中断或者新的老混凝土没有很好的连接在一起还会形成薄弱界面等问题。另外由于切缝时机偏晚可能会使收缩应力不能够及时地释放出来，而早期养护不足也会加速其表面水分散失，致使路面表层与内部会产生不同的同步收缩从而增加了早期开裂的概率。

（三）温湿度变化与荷载作用影响

混凝土路面在日常使用过程中受自然环境的影响，在温度、湿度的变化以及车辆的荷载影响下是导致裂缝发展的主要外部原因。由于昼夜或者季节性的温差会造成板体反复地胀缩，并且如果路面上下层之间存在较大的温度梯度还会引起翘曲变形从而使得板内形成一定的附加拉应力。同时高温、低湿、较强的风速也会加快表层水分蒸发速度造成混凝土内部外表面收缩程度不同而发生差异。投入运营以后，车辆轴载反复的作用会使板角、板边、接缝附近形成较明显的应力集中现象，重载和频繁交通会逐渐积累其疲劳损伤。

三、混凝土路面裂缝的预防性施工技术

（一）优化原材料选用与混凝土配合比

首先是保证原材料稳定性和配合比合理性来减少混凝土早期收缩，提高路面抗裂的能力。一是要严控水泥和骨料的质量，在确保达到设计强度、耐久性的基础上，选用级配连续、质地坚硬、洁净的粗细骨料，同时在施工现场对骨料进行进厂检验，掌握其含泥量、针片状颗粒等各项指标；二是要在满足工作性和耐久性的基础上降低混凝土的收缩敏感性，不要一味地加大水泥浆体或用水量去改善和易性，而是通过实验找到合理的水胶比、砂率以及外加剂掺量；三是在施工过程中应根据气温、运输距离和摊铺方式进行施工配合比的动态校核，严格按照骨料的实际含水率调整用水量。如夏季路面施工时，由于砂石含水率会受到天气的影响较大，在开盘之前或者下雨之后要及时测定砂石的含水率并以此修正现场用水量，以防实际水胶比偏离设计值而从源头上降低出现干缩裂缝的风险。

（二）强化浇筑振捣及切缝养护控制

浇筑到养护期间是混凝土从塑性状态向稳定结构转变的重要时期，应该围绕着密实成型、应力释放以及水分的保持进行连续性的控制：一是保持摊铺作业连续稳定，合理控制布料厚度和振捣时间；加强对板边、角隅、传力杆周围部位的振捣，避免出现漏振或欠振现象，但也要注意避免过振导致骨料下沉和浆体上浮的现象发生；二是在混凝土强度能承受切割而还没有形成无序收缩裂缝的时候要及时切缝并根据设计要求控制好缝位、缝深、顺直度等；三是在完成表面处理之后应及时养护，通过保湿覆盖或者喷洒养护剂的方式减少其在前期的失水情况的发生。如遇高温干燥天气，则应在路面完成抹面后尽快进入到养护的状态中去，并不断观察覆盖材料是否处于湿润状态之中以保证混凝土早期水化的环境相对稳定从而减小因塑性和温度收缩所造成的开裂可能性。

（三）完善温湿度与施工全过程质量管控

由于混凝土路面裂缝有明显的累积过程，所以预防工作也不能只停留在某一道工序上，而是要将环境监测与全过程的质量控制一同落到实处：一是施工之前不断了解气温、湿度、风速以及天气的变化情况，并根据高温、大风等不适宜条件来合理选择作业时间以降低因混凝土表面积水迅速蒸发造成内部与外部收缩差；二是在拌和出机至运输再到摊铺成型过程中进行一系列的工作性、入模温度、板厚和平整度检测并对出现的异常数据进行溯源对应的施工环节；三是加强基层与面层的实时控制，浇筑时先检查基层是否平整、稳定且湿润，避免局部支撑不足产生应力集中的问题发生。比如夏季施工可以将大面积连续摊铺放在早上等温度较为合适的时段开展并记录下施工现场的温湿度和混凝土的状态以便于适时地调整施工节奏，使裂缝风险由事后处理转变为施工过程的预控。

结论

由于混凝土路面裂缝是多种因素相互作用且逐渐发展形成的，在材料性能不稳定的前提下，配合比不当或施工控制不到位，再加上温度、湿度和荷载的变化都会加大开裂的可能性。因此在混凝土路面的裂缝预防上应该从材料的选择到配合比的设计、拌和运输、浇筑振捣、切缝养护乃至质量检测等各个环节都进行考虑并加以重视。在实际工程施工中根据材料的状态和施工现场的情况对重点施工环节的关键指标进行动态调整，同时要注重基层和面层施工的质量协调工作。

参考文献

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