北方寒地水泥混凝土路面裂缝成因及防治
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[摘 要]文章对北方高寒地区水泥混凝土路面裂缝的成因及分类进行了综述，提出了一些关于北方寒地水泥混凝土路面裂缝的预防。
[关键词]高寒地区水泥混凝土路面；裂缝； 预防措施
中图分类号：U418.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0186-01
一、裂缝的成因及分类
水泥混凝土裂缝的分类有很多种，按裂缝形成的位置可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、板角断裂、网裂、和龟裂等，按裂缝出现的严重程度可分为轻度、中度、严重裂缝病害等。混凝土是由胶凝材料、粗细骨料、水按照适当比例配合、经拌合成型和硬化而成的的一种人造石材，它主要的缺点是自重大， 比强度小；抗拉强度低；呈脆性，易裂缝的一种非匀质的材料，在硬化过程中产生的体积变形与粗骨料的变形不一致，在水泥混凝土的内部产生了许多细小的毛细裂缝，这些裂缝在外部因素影响的情况下贯通，这是水泥混凝土路面裂缝成因的现结合实际施工中发现的一些问题对高寒地区水泥混凝土路面产生裂缝的一些原因及采取的措施进行探讨。
二、原因分析及预防措施
（一）合理设置胀缝
从路面损坏的调查情况来看，不设胀缝或胀缝过窄，以及胀缝间距不能适应伸张需要的都出现了问题。从理论上讲混凝土本身就有热胀冷缩的特点，即使在最热月份施工的混凝土的路面也存在热胀问题。因为施工时，不一定达到历史上最高温度，纵然某一天达到，也不可能天天达到，更不可能每月都达到，因此有温差就存在热胀。
综合分析，在高寒地区由于温差很大，合理地设置胀缝，对混凝土路面来说是十分必要的。根据有关资料，得到胀缝的
计算公式如下：
b=a ×K × L × T
式中b-胀缝的宽度，一般为2～2.5cm
a―混凝土的线性膨胀系数，一般为l× l0-5/℃ ：
L-胀缝间距（in）；
K-填缩材料可压缩系数，一股采用2.0；
T-混凝土板的历史最高温度与施工时混凝土的温度之差（T = T历 T施）；
T 历为历史上最高气温（按设计频率计）；
T 施 按施工时月平均温度分别计算。
合理设置胀缝。首先，应按照 公路水泥混凝土路面设计规范 进行胀缝设置，并在允许范围内尽可能的少设置膨胀缝。由于越岭区多雨、易积雪，行车后由于渗水很容易在膨胀缝处产生放射裂缝或破坏。其次对于该类地区膨胀缝应设置在凸竖曲线处还是凹竖曲线处尚存在着争议，应设在凸曲线处，因为凹曲线处本身容易成为积水区，且在高寒地区早晚温差较大，混凝土面板有较大的伸缩变形，胀缝设在凹曲线处不利于相邻面板的拉伸变形。
（二）改变配合比设计，提高混凝土的极限拉伸应变值和抗弯拉强度。以尽可能减少薄弱点、减少裂缝。
（1）混凝土的密实度、孔隙率和孔隙构造等是影响抗冻性的主要因素。密实的和具有封闭孔隙的混凝土抗冻性较好。实践证明，对于高寒地区混凝土其水灰比不应超过0.6。在混凝土中掺加引气剂或引气型减水剂。
（2） 严格控制设计选材，追求最佳施工效果和最小断板率、裂缝率。粗骨料应选碎石，碎石配制的混凝土的极限拉伸值比砾石混凝土的要高30% 左右，粗骨料最大粒径选择时尽可能采用较小值，建议采用25～30mm。由此可获得更小的孔隙率，并可提高混凝土的极限拉伸值，减少因石料粒径过大而产生裂缝。
（三）作好不良地质路段的地基处理，避免由于工程地质因素而产生裂缝。
（四）施工措施不当或其它原因产生的裂缝
l、由于基层原因产生的裂缝。由于水泥混凝土路面基层多采用半刚性基层（水泥稳定类基层），该基层由于自身收缩而产生的裂缝，很容易反射到面板上，并使面板开裂。我们在施工中降低了基层的水泥掺量，并采用了两种防反射裂缝的方法进行试验。①在面层和基层之间加铺l C nq细砂滑动层。②在面层和基层之间加铺一层油毛毡隔离层。根据观察加铺一层油毡隔离同时降低水稳基层混合料中水泥掺量的效果较好。
2、路基沉陷产生的裂缝。该裂缝多产生干路基拓宽部分、路基未充分压实而后沉陷处。
3、提高混凝土的和易性减小坍落度：滑模施工的水泥混凝土路面，线型顺畅、表面平整、连续性好、进度快，但在施工中要求水泥混凝土混合料要有很好的和易性和较小的坍落度。如果水灰比过大，坍落度增大，产生溜边现象，并且容易发生表面裂缝；而水灰比过小则相反，但表面易产生蜂窝、麻面，在蜂窝、麻面过于集中的地方，容易产生断板、裂缝。因此在施工中我们掺加了复合型引气、减水剂，并进行集中拌合，减小水灰比，增加混合料的和易性、均匀性及密实程度，确保摊铺质量，减少断板发生。在施工中应认真进行配合比设计，并铺设试验路段，取得详细、准确的数据，并每天测定材料含水量，确保水灰比及混合料的和易性在施工配合比的控制范围之内。
4、严格控制施工过程中混凝土路面厚度，防止有厚度不均匀现象发生。当面板厚度发生突变时在突变截面处会产生最大剪应力，致使面板断裂。产生这种问题的原因主要在基层高程的控制上，这就要求我们一定要做好基层的高程控制和平整度控制。
5、提前做好混凝土养护方案。由于北方地区的最佳施工时间为6―9月，而这段时间该地区太阳辐射强，天气变化快，且多风。如果覆盖养生不及时，表面很快就会发生干缩裂缝。在选用合理的施工和养护方法当中，首先是在施工过程中要及时地洒水，在砼养生期前l 4 d应做到“及时洒水，勤洒水”保持砼路面表面湿润，在没有条件的地区至少要保持7 d的养生期，统计资料表明养生7 d 的后期强度和充分养生的后期强度差不多。当施工速度快，且当地风大，养生覆盖确实存在一定难度，应采取防治工作（如防晒棚、及时覆盖塑料薄膜等）避免干缩裂缝的发生。
6、切缝时间的掌握，是影响裂缝的主要因素。切缝的设置首先表现在要选取合适的时间上，切缝过早难以施工并且也会影响砼路面的整体性能，切缝过迟会由于约束而出现裂缝，扩展后会形成断板，根据规范要求，一般在2 4小时以内，混凝土强度达到设计强度的2 5―30% 时进行硬切缝。而在高寒地区，由于白天太阳辐射强，地表温度高，而夜间温度急剧下降，造成温差较大，加快了混凝土的收缩变形。根据施工中实际的经验建议采用软切缝法，一般切缝时间在铺筑后的8一l 2h之间，视当日温度和混凝土强度增长情况而定。由于当前的软切技术尚不成熟，其切缝深度及切边处理有时不能完全满足要求，故在此之后应利用硬切机补切一次。其次，切缝的设置还表现在切缝的长度和切缝的深度上，通常在砼路面设计中切缝的深度应在板厚的l/4～l/5之间，同时在接缝处应配有钢筋。而切缝的长度应综合考虑基层的刚度、收缩应力和翘曲应力，一般来讲基层刚度越大切缝的间距就应该越小。
7、有些越岭线所处路段地形复杂，多数路段填方又高，工作面狭小，因此只能采用半幅施工。而在半幅施工中由于前半幅摊铺的面板收缩较后半幅的快，加之裂缝拉杆的连接，迫使“后幅板” 与“先幅板”伸缩同步，因此很容易在“后幅板”薄弱处产生裂缝。建议缩短两幅先后施工时间，尽可能早的在“后幅板”上对应“前幅板”缩缝位置切缝。
（五）加强养护，提高管理人员的养护水平和养护管理人员的专业水平是后期防止裂缝出现的关键。建立公路专业的养护队伍，对养护人员加以培训，提高养护人员的专业技术水平十分重要。
三.结语
由于设计.施工中的某些不足造成水泥混凝土路面上产生各种类型的裂缝。但我们只要严格按规范要求，认真细致抓好各个环节的工作，采取有效的措施是可以减少裂缝产生的。
参考文献：
【1】姚祖康， 水泥混凝土路面设计理论和方法[M]北京：人民交通出版社，2005
【2】山西省公路局. 公路工程通病分析与防治[M] 北京：人民交通出版社，2001