水泥砼路面病害问题的探讨

仇晓东  王振东

　　一概述

　　近年来我国公路工程得到迅速发展，作为其技术关键之一的路面工程也得到明显发展，其中包括水泥混凝土路面的广泛使用。随着水泥混凝土路面的广泛应用，也相应暴露出一些与设计施工以及使用相关的病害，这些病害处理不好，将会影响行车速度、安全以及舒适性。因此，分析水泥混凝土路面的病害，并采取针对性的处治对策，对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义。

　　二水泥砼路面的常见病害

　　水泥砼路面损坏可以分为裂缝类、接缝类、变形类、松散类和其它类等类型。裂缝类主要是指纵缝、横缝、斜向裂缝，变形类主要是指唧泥、错台、拱起、接缝类主要是指纵缝和横缝的损坏，松散类主要是指坑洞和层状剥落，其他类主要是指修补损坏。

　　水泥砼路面破损的发生，可以分为外界因素、设计缺陷、施工缺陷以及各种因素互相影响而引起的。因此，必须充分做好调查，查明原因，采取针对性治理对策。

　　三水泥砼路面病害的主要类型

　　（一） 板角断裂：在两缝交叉处的4块板角中1块或2块先出现断裂，断裂后的板角在重载作用下很快发展成严重破碎，并且扩大至相邻板角。

　　（二） 纵向开裂断板：平行或大致平行路面中心线的纵向裂缝，主要发生在半填半挖或新旧路基结合处。

　　（三） 沿纵向施工缝的破坏：发生在纵向施工缝的两侧，裂缝呈网状，主要是半幅施工、半幅通车的影响所致。

　　（四） 网状裂缝：混凝土自身强度不够而发生的网裂。

　　（五） 错台：板底脱空较严重部位，接缝或裂缝两侧板面出现高差，即形成错台。

　　四裂缝产生的原因以及防护措施

　　（一） 成因分析：裂缝是水泥砼路面中常见的损坏通病，产生原因很多，从时间上可以分为硬化前和硬化后两个过程。硬化前，砼还处于塑性状态，由于组成材料不同而发生沉降，内部自由水析出，引起沉降收缩裂缝，常被称为“塑裂”，其缝短、细而浅，一般发生在抹面层。但是在干燥的基层上浇筑砼面层时，因为砼中的水分很快被基层吸收，会引起大的收缩而产生宽而深的裂缝。硬化后，通车前，由于原材料、气温以及施工不规范等原因而产生的收缩裂缝，常常称为“缩裂”，可以导致砼面板断裂。

　　（二） 干缩裂缝 ：因水分蒸发，使砼干缩产生的拉应力大于砼的抗拉强度，使砼产生裂缝。它的特征是表面开裂，纵横交错，没有一定的规律，形似龟纹，缝宽和长度都很小。

　　引起干缩裂缝的主要因素如下。

　　1  水泥中的硅竣三钙可以产生很多肢体，它在干湿作用下，体积变化很大。同时水泥中的铝酸三钙水化时需要大量的水，养护过程中膨胀值大，干燥时收缩大。这两种物质含量大时干缩值亦大。

　　2  砼的配合比是影响砼收缩开裂的主要原因，水灰比大，不但干缩变形大，而且水泥浆的胶结能力也差，砼的强度也降低。

　　3  骨料的大小和级配对于干缩值也有密切关系。级配良好时，空隙率小，收缩值相对减小，对于使用偏细砂、或者骨料中含泥量较大时，则会加大砼的收缩值。

　　（三） 环境条件影响产生的裂缝

　　1  风力以及干燥气候的影响：当风力较大，气候干燥时，在砼浇筑完成与强度形成过程中，由于外界水份不能及时得到补充，砼表面水份的快速丧失，将很快造成砼板表面的干缩开裂，特别是在沿风向垂直方向出现较多的表面细小裂缝的可能性大大增加。

　　2  温差的影响：这主要是由于昼夜温差大而产生较大的温差应力，由于没有设置伸缩缝和对砼面板进行及时切缝，造成板面开裂。因为砼材料对温度的变化而引起的伸缩量为0.01 度，当累计长度内温度应力超过抗拉强度时，就会发生裂缝。

　　（四） 施工不当造成的裂缝

　　1  高填方或半填半挖等不良地质路段，由于路基压实不均匀等原因造成路基沉降等病害而产生砼路面板断裂。这种原因产生的裂缝多为纵向贯通裂缝。

　　2  基础原因而产生的反射裂缝，是由于基层的裂缝没有进行及时处理，而反射到砼面层使面层断裂。

　　3  传力杆设置不当。传力杆设置不当，会造成传力杆失效或传力杆设置部分形成钢筋砼加强型结构，失去传力部分引导开裂的作用，从而导致板中或其他位置因砼收缩产生横向或斜向断板。

　　4  切缝不及时或切割深度不够。水泥砼路面板硬化过程中，切缝不及时是施工过程中产生开裂的主要原因。因此，采取跳仓切缝的办法，即每隔15米和20米切缝，然后按设计位置补切来预防面板的开裂。在以往的缩缝切割中，大多因为切缝不够深和没有切到板端，缩缝的作用得不到发挥而导致面板开裂。

　　（五） 材料不良造成的裂缝

　　1  水泥安定性不良引起的裂缝。水泥熟料例如煅烧不充分，会产生较多的游离氧化钙，因为它的水化过程很慢，导致水泥因为凝结硬化后继续水化而产生体积变化不均匀现象，使路面出现龟裂、断板等。还有氧化镁以及石膏产生的后果与氧化钙类似。为了防止水泥安定性不良，应该加强检验，并且选用低碱性水泥。

　　2  因拌和温度过高，使水泥颗粒表面形成一层薄的硬壳，使拌合物的和易性变差，并且影响到砼的后期强度。另外，内部热量不容易散发，也容易引起砼面板裂开。因此，必须控制砼拌合物的温度。

　　3  砂、石材料中的活性材料与水泥中的碱性物产生化学反应，使砼结构遭到破坏，集料中的活性二氧化硅与水泥中碱性氧化物水解后生成的氢化钾会产生化学反应，并在集料表面生成一种碱—硅酸凝胶体，这种凝胶体吸水后体积产生膨胀，使砼结构破坏，出现较深的网裂，这就是“碱—骨料”反应的后果。

　　综上所述，新出厂的水泥不能立即使用，因为这时的水泥温度比较高，并且游离氧化钙等还没有完全消解，需要采用低碱水泥和非活性材料，严格控制砼振捣时间，既要振捣密实又要避免过振，因为过振会导致离析，使表面砂浆过厚，容易产生收缩裂缝。

　　（六） 防护措施

　　1  减少温差效应

　　热天要避免温度较高的时间施工，水泥要提前降温，采用的砂石料洒水润湿或掺加缓凝剂。砼浇筑完成后要及时覆盖或者搭设遮阳设施，以避免烈日暴晒和水分蒸发过快致使裂缝产生，冬季施工要备好挡风、保暖设施，并采取相应的冬季施工措施。

　　严格控制材料质量

　　合格的材料是保证砼自身强度的必要条件，材料质量不好是引起砼路面板断裂的重要原因。

　　及时切割，诱导裂缝在接缝处展开

　　（1）掌握切缝的合理时间。切缝的目的在于把砼内部应力适时地释放，而切缝要求砼必须具备一定强度，一般以砼抗压强度达时作为适宜的切缝时间。另外，当昼夜平均气温达20℃时，经验切缝时间为18—21小时。

　　（2）掌握合理的拆模时间。当昼夜平均气温达到20℃时，经验拆模时间为30小时，拆模时要避免损坏板面。

　　（3）控制切缝的长度和深度。为了适宜温度变化，避免产生应力集中现象，横向缝间距为4—5米，切割的缝宽为3—8毫米，缝深一般为板厚的1/3到1/4。

　　4  严格规范施工

　　（1） 安装传力杆设置时，要保证自由端绝对自由，并且垂直截面，以确保其使用功效。

　　（2） 严禁带病机具施工，确保砼浇筑的连续性，存在施工缝时须按规范进行处理。

　　（3） 在振动过程中，采用3次振动法。即插入式振动→平板振动→振动梁或整平机振动，最后在砼表面实施真空吸水或者收水抹面，进一步排除砼中多余水分，增加砼的密实度和提高砼的早期强度，并且使砼在初凝中的细缝重新愈合。

　　（4） 加强对砼的养生。在砼的表面覆盖麻袋或塑料膜来保护湿养生，每天视气温情况洒水。在非雨季尽量采用喷塑养护工艺，该工艺在冬天可以起到保温作用，夏季可以防止水分过快蒸发。

　　（5） 保证基层施工质量。基层的强度、压实度、平整度与路面质量特别是与砼面板早期裂缝有直接关系。若基层有裂缝，在砼摊铺前必须处理。

　　（6） 掺加复合外加剂。由于复合外加剂能产生具有膨胀性的水化产物而使砼具有一定的膨胀变形，它能补偿一部分砼的收缩，提高早期强度，使砼内部裂缝减少。同时，复合外加剂缓凝减少组分可以推迟和减小收缩，从而可以降低早期缩裂现象。

　　五结论

　　防止水泥砼路面的开裂、断板，除了要求路基稳定、基层坚固以外，采用先进的机械化施工工艺、良好的施工组织、合理的施工工期也是十分必要的。同时还要在指导思想上克服小生产的分散施工模式，以专业化大生产以及流水作业的方法来安排施工的每一个环节，才能收到良好的效果。