对水泥混凝土路面产生断板裂缝原因的探析

对水泥混凝土路面产生断板裂缝原因的探析

孙士海

孙士海（黑龙江嘉昌路桥建筑有限责任公司，黑龙江哈尔滨150000）

摘要:所谓“混凝土断板”是指水泥混凝土路面在施工养生期或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经发展使整块混凝土板块断裂形成两块或两块以上不规则的现象。断板是水泥混凝土路面的主要病害之一，特别是施工期间出现的断板，将直接影响到水泥混凝土路面的使用年限。本文对水泥混凝土路面产生断板裂缝的原因进行了分析。并提出了防止断板裂缝发生的具体措施。

关键词:水泥混凝土路面；断板裂缝；原因；措施

水泥混凝土路面以其强度高和使用寿命长等优点，已经得到了广泛的应用。但是，水泥混凝土路面的断板和裂缝问题仍然没有得到根本解决。下面就断板裂缝的产生的原因进行分析，并指出相应的解决对策。

1产生断板裂缝的原因

1.1路基基础的影响由于路基压实时局部未达到质量标准，或填筑路基的材料不符合标准，或在路基尚未完成自然沉降便急于开始水泥混凝土路面的施工，使路基产生不均匀沉降，发生断板。还有一种情况经常发生在挖方段。地下水位过高，地质条件差，路基含水过高，使路基强度降低，承载力下降，使水泥混凝土路面产生较大的变形荷载而导致断板。另外，在北方地区，路基的冻胀也是产生断板的重要原因。

1.2基层的影响。由于基层施工时没有处理好表面平整度，使水泥混凝土路面厚度不均，造成局部应力过大，这也是产生断板的重要原因之一。

1.3材料的影响。在进行水泥混凝土路面施工时，如果因材料来源关系而使用矿渣水泥或火山灰水泥，又不具备较完善的施工措施，很容易发生早期裂缝，最后发展成断板。砂石材料中若有过量的泥土和石粉，会严重影响混凝土内部质量，增大干缩性，降低强度，在使用期内会发生破裂和断板。

1.4配合比的影响。（1）砂石料的级配不合理使抗折强度降低，因为不同级配的混合料其抗折和抗压强度有较大的差异。（2）水灰比偏大使混合料中被水占有的空间较大，但只有其中一少部分参与水化反应，剩余水分逐渐蒸发，在混凝土中形成孔隙，并使混凝土干缩。用水量越大孔隙率越大，干缩率也越大，明显地降低混凝土的强度。（3）水泥用量不合理使混凝土收缩量增大。有些人施工经验较少，往往会误以为水泥用量越大，混凝土的强度越高，这种看法在一定条件下是有效的。但由于水泥本身固有的收缩特性，使混凝土中水泥用量越大，收缩量也越大，在施工时便容易产生裂缝，最终导致断板。（4）砂偏细会引起水泥用量过大。砂在同样重量的前题下，粒径越小，砂粒总表面积越大，这就需要较多的水泥来包裹砂粒表面，从而增高水泥用量，引起水泥混凝土收缩量增大。

1.5施工因素的影响。（1）由于操作人员不严格按配合比要求进行控制，或搅拌时间不够使混凝土搅拌不均匀，每罐混凝土配合比不均匀，使混凝土中强度发展和收缩量不均匀，在混凝土内部形成有害应力，在外力作用下会在应力较大处开裂。（2）浇筑混凝土的影响。浇筑混凝土时，由于振捣不均匀，局部振捣不密实，使该处强度降低，形成薄弱断面，往往使混凝土路面在此开裂。（3）切缝的影响。混凝土随着时间的推移，其强度和收缩量都在增大，内部拉应力也相应增大。而且内部拉应力值与板的连续长度成正比关系。如果内部拉应力值与当时混凝土的抗拉强度达到平衡之前未及时切缝，就会产生早期横向断板。（4）浇筑混凝土时间的影响。北方气候特点是昼夜温差大，白天浇筑的混凝土在夜间会急剧收缩，若此时没有及时切缝或不具备切缝条件，极易发生断板。（5）养护混凝土的影响。混凝土养护不及时，表面长时间暴露，天气炎热或风大干燥时，混凝土表面水分快速散失，引起表面产生干缩裂缝。混凝土养护不连续，养生期未到就停止养生，使混凝土强度不能正常发展，也是引起断板和裂缝的原因。（6）施工机械设备的影响。由于机械设备故障使混凝土的浇筑工作无法连续进行，会在路面混凝土中形成人为施工缝，此新旧混凝土接茬处必然是日后的断板处。（7）开放交通的影响。在混凝土尚未达到设计强度就提前开放交通，此时混凝土承受不了外界荷载的作用力，当这一作用力超过了荷载的临界状态时，断板或裂缝就产生了。

2防止断板和裂缝的措施

2.1路基填筑。路基施工时控制好压实度，填筑路基的材料要均匀，对于含水量较大的挖方路段，适当增加透水性垫层的厚度，并加强基层的强度，与桥涵相接处采取特殊处理方法，适当提高压实标准。

2.2基层施工。控制好基层表面的平整度和压实度，使基层在形成刚性板体的同时，也具有和混凝土路面相接的光滑表面，既保证水泥混凝土路面厚度均匀一致，又保证基层和水泥混凝土路面之间的摩擦力最小，有利于路面板的变形。

2.3水泥混凝土路面使用材料的控制。（1）选用不低于425#的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。根据以往的施工经验，应将525#普通硅酸盐水泥作为首选品种。如果使用不同厂家，不同型号的水泥，应在胀缝或施工缝处断开。（2）选用干净的砂、石料，严格按规范要求的质量标准进行检验，不干净的石料采取冲洗、过筛等措施，并重新检验合格后才能使用。

2.4配合比控制。（1）选用连续级配的配合比。由于各地各批材料的粒径是有差别的，因此必需根据实际情况在施工前经过多组配合比设计的筛选，最后确定指导实际施工的最佳配合比。（2）水灰比的控制。水灰比是影响混凝土强度最主要的原因，根据以往的施工经验，人工摊铺的水泥混凝土水灰比不宜>0.45，机械摊铺的水泥混凝土水灰比不宜>0.5。（3）水泥用量的控制。在实际中常接触的水泥混凝土路面强度指标是4.5MPa，配合比设计时以5.0MPa作为控制指标。在这一前提下，建议人工摊铺水泥混凝土的水泥用量≤330kg/m3。（4）砂的控制。砂的细度模数控制在中砂范围内，约为2.3。水泥混凝土中的砂率控制在30%～33%之间，如果砂的粒径偏细，可以适当降低砂率，但不得<27%。

2.5施工影响因素的控制。（1）由专人负责监督水泥混凝土的配合比和搅拌时间，尤其要注意外加剂的掺入量，并尽量使用自动计量的强制式搅拌机。（2）浇筑混凝土时，由专人负责振捣，保证振捣均匀，振捣间距和振捣时间要掌握合理。（3）切缝要及时，如果板面连续过长，可每隔2～3道缝跳跃式切割，可以有效地降低早期断板率，还要注意切缝的质量，不应浅于设计切缝深度但可以适当加深，这样更有利于路面在切缝处断开。（4）掌握好浇筑时间，尽量避免在气温最高的正午浇筑混凝土。可以有效地减少水泥混凝土因气温降低而产生的收缩量。（5）浇筑完毕的混凝土要及时覆盖养护，天气过热或大风干燥时更应注意。凭一般经验，养护的标准是始终使混凝土表面保持湿润，并且保证达到所需要的养生期，如果有条件，最好采用混凝土养护液进行保养，混凝土养护液可以在混凝土表面形成一层保护膜，阻止混凝土内的水分散失。（6）在浇筑混凝土之前，施工准备工作应当充分，并配备一定数量的备用机械和储备一定的生产能力。（7）加强现场施工管理，防止尚未达到设计强度的水泥混凝土路面开放交通。

2.6水泥混凝土外加剂的使用。在水泥混凝土路面施工时，在混凝土中掺入具有缓凝和早强两种功能的外加剂，可以有效地改善混凝土的和易性，防止运输途中的离析，提供充足的作业时间，提高早期强度，减少小水灰比，节约水泥，缩短养生周期，对提高水泥混凝土路面的使用寿命和外观质量，减少断板数量有很大的作用。具有明显的社会效益和经济效益。