农村公路水泥砼路面开裂的原因及对策

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摘要：本文结合笔者多年农村公路技术管理实践，从五个方面分析农村公路水泥硷路面开裂的原因，并提出有关对策，供参考。

关键词：农村公路：砼路面：开裂：原因分析；对策

中图分类号：U418.6+6

文献标识码：B

文章编号：1008-0422(2009)05-0237-02

2003～2008年，我市对5000公里农村公路进行了路面升级改造，“十一五”后期，我市仍有近3500km农村公路急需改造。考虑到我省公路建设沥青供应紧张，价格居高不下且沥青路面对我市部分山区公路、湖区公路不适应的现状，水泥砼路面将作为最主要路面结构形式，但从目前我省特别是我市公路的使用情况来看，水泥砼路面返修率高，其中最严重的病害就是开裂破坏且维修困难，成本较高，严重影响公路的正常使用。如何防止砼路面开裂，提高农村公路的使用寿命，值得认真研究。

1　砼路面开裂的原因

按照《公路技术状况评定标准》(JTGH20-2007)的统一提法，砼路面开裂主要表现为：破碎板，纵向裂缝、横向裂缝以及斜向裂缝，板角断裂，错台，边角剥落以及胀缝处理不当等造成的裂缝。笔者通过大量的统计数据发现，路基不均匀沉降，路面材料不合格，施工因素产生影响，超载车辆的影响以及路面结构的设计缺陷等五方面原因导致路面开裂。下面逐一分析：

1.1　路基不均匀沉陷的影响

由于水泥砼路面属刚性结构，任何不均匀沉陷或者微少的变形均将导致面板开裂，路基的稳定性是保证路面使用质量的先决条件，因此，我们施工时要求路基整体上稳定牢固，路基上层密实均匀。

路基是以土石为原料，经机械压实而形成的，它须经过相当长的时问的排水固结沉降后才趋于稳定的，如果整个路基是以土或其它稳定粒料填筑且沉降是均匀的，则不会发生砼路面板的开裂。问题是有的路基为路堤，有的路基为路堑。特别是路堤和路堑的交界处更容易导致路基的不均匀沉降。

路堤能否铺筑水泥砼路面取决于填方材料的类型与压实条件、填方的高差变化。我市的安化、桃江部分县乡道，原路面太窄，根据技术要求必须旧路拓宽，部分路段截弯取值，建设过程中部分路段一次性填筑，而且未严格按照施工规范要求进行施工。这种填方高差变化较大的路堤，如果不采取切实可行的措施就会产生不均匀沉降，最易导致面板的断裂甚至错台变形。

受地下水影响的土质挖方路堑，若未采取措施降低地下水(如设盲沟)，增加垫层，做好综合排水系统，路基长时间受水浸泡，再加上砼路面板的封闭作用，浸水路堤的土质或基层含水量呈逐年增长趋势，可能导致整体强度稳定性变差或者局部软弱变形，局部形成软基或产生不均匀沉陷。

由于路基局部软基或者不均匀沉陷，引起砼板受力变化，再加上砼板抗压强度高而抗拉(折)强度相对较弱：一旦大吨位车辆行驶，拉应力超过抗拉应力就会被拉裂，产生裂缝。

1.2　材料的影响

原材料品质，直接关系到砼面板的使用质量，由于砼的抗折强度是路面承受行车、温度疲劳应力的表征。因此任何影响砼抗折强度的因素均会使路面在使用中过早的产生开裂破坏，如水泥抗折强度低于砼设计抗折强度+2mpa，砾(碎)石级配不良、抗压、压碎值指标差，集料含泥量大或者有矿粉裹覆等材料因素，均影响其抗折强度。

试验资料表明：水泥的原材料与路面的开裂有直接关系，若水泥游离化钙(f－cao)含量>1，0％时，砼凝结后出现细小裂纹，并直接影响路面耐久性。水泥原材料中若配有粘土，煤矸石成份可使砼干缩成倍地增加，面板更易开裂，水泥的碱含量(Na2O+0.658k20)若大于0.6％，则在气态水影响下与骨料中活性硅产生体积膨胀的碱集料，可能使路面在使用中产生后期开裂崩缝，水泥干缩率>0.1％时，面板易产生塑性开裂。此外，若使用水泥温度>500c砼中掺配粉煤灰等也易使砼生产早期开裂。

1.3　施工因素的影响

施工不当将导致砼收缩开裂，收缩可分为冷缩和干缩，在动荷载反复作用下，因疲劳破坏路面开裂。

1.3.1　配合比不当：砼路面试验检测需校验3种配合比，①试验室配合比。即在室内标准条件下，根据选送的材料样品，按级配要求确定不同粗集料的掺配比例，鉴定细集料，水泥外掺剂，找出砼抗折强度的水泥用量。水灰比，砂率，提出推荐的配合比。②标准配合比，根据实际情况和材质修正后的配合比。③实际生产配合比又称“拌和场配比”。考虑到每批材料的含水量不同，当时施工的气温条件不同，在具体拌和时确定配合比。但由于我们普遍采用抽样试验，特别是农村公路试验检测重视不够，若砼配合比不当，如水泥用量偏大，砂率偏小，水灰比偏小，则路面易出现塑性开裂。

1.3.2　施工气象条件：夏季高温和大风条件下施工，砼表面会迅速失水，干缩而开裂。

自然条件下，砼面板在温差影响下将产生热胀冷缩现象，当面板的胀缩作用受影响受约束时面板中将产生温度应力，当应力超过砼的抗拉强度时，就会产生面板开裂或断板。

经计算表明：在不保证板中端自由收缩的条件下，以L=5M板为例，当温度T=30℃时。板中应力可达5.88mpa，超出一般的设计抗折强度，从而使板产生拉裂破坏，温差AT=30℃的现象，在我市的秋、冬季也有时存在。

1.3.3　切缝时机不当的影响：施工初期的裂缝，一般均系面板切缝不当不及时所致。根据经验切缝应在不造成缝边破损的条件下尽快尽早进行，因当时气温不同，切缝时间各异，一般为300温度小时，必要时可先采用间隔切缝以部分释放收缩应力，避免断裂和裂缝。

1.3.4　基层影响：基层表面施工平整度差坑凹或者基层养生不够，再加上过早开放交通，导致基层表面松散，均会增大基层和面板间的磨擦力，影响砼板自由端伸缩，容易在低温条件下造成路面横向开裂。过干的基层，会从加铺的砼下部吸收水份，从面影响面板的整体强度，导致路面后期开裂。

1.3.5　伸缩缝或胀缝位置设置不合理：根据砼路面的特点，在坡顶、坡底、新旧砼交界处、桥头、接口处均应根据需要，设置必要的伸缩缝或胀缝，若设置数量过少或位置不当，由于热胀冷缩，引起砼板的位移，势必引起砼板裂缝或者断裂。

1.3.6　施工管理的影响：由于施工管理不严，如路基、基层压实不够，原材料质量或配合比失控，砼混合料拌和均匀性差，砼震捣不够(表面浮水)，面板养生不足或成型期末搞好交通管制，均可能影响砼或道路的整体性强度，并导致使用中开裂破坏。

1.4　超载车辆的影响

近几年，运输从业人员增加，由于运价较低，再加上运输支出成本偏高，运输市场不景气，车主从自身利益出发，大量超载以追求利润，而公路部门缺乏行之有效的治理手段，特别

是农村公路未设置治超点，超载车辆越来越多，大部分行驶的运输车辆超过标准轴载(BZZ－100)的0.5～1.0倍。资料表明，按现行水泥砼路面设计轴载换算16次方的关系，一辆超载50％的车的作用，相当于657辆标准轴载车，一辆超载100％的车辆的作用相当于65536辆标准轴载车作用。超载车辆使得砼面板出现纵向断裂为主的开裂，造成水泥砼路面板断裂以10％的速度上升，成为公路破坏的主要杀手。

1.5　路面结构设计中的问题

1.5.1　路面板的厚度

国外的研究表明：水泥砼路面板厚度以25～35cm为宜，适宜的砼路面板厚度为保证公路的使用寿命提供坚实的基础，而我国的公路砼设计规范中规定砼板的最小厚度为18cm，通常为22～24cm，较国外严重偏低。砼路面设计规范已远远不能满足现实需求，因此在原路上加铺水泥砼面板时，为了保证厚度均匀性，一般应先调路拱，整平处理，建议有重车行驶的地方，砼面板厚度不宜小于24cm。

1.5.2　传力杆位置的设定和钢筋网的增设现行规范对胀缝工作缝以及特重交通的缩缝要求设立传力杆，但在施工过程如何保证传力杆的顺直值得在公路设计中设计一个装置，防止传力杆的变形。

实践工作表明，增设钢筋网对于防止路面开裂，也不失为一个很重要的手段。

2　公路病害治理的有关对策

1)针对路基不均匀沉陷方面产生的影响，我们严格按照规范施工，做好路基排水系统的综合设计，对高填路堤要求分层填筑，层层压实，并时常保持路基的干燥。在填挖交界处和薄覆的构造物的顶面，按要求设置双层钢筋砼板过渡，增设土工格栅等搞好路基的软基础处理，防止面板开裂。

2)要确保原材料的质量。一是要坚决把不合格的材料拒之门外，可通过政府、监管部门与材料供应商签定诚信合同。二是要加大原材料的试验检测频率，多作对比试验，防止外搀剂与原材料之间的产生不良反应。

3)针对施工因素的影响。首先要搞好拌和场配合比设计，勤做试件，及时送检，拌和场配合比坚决按重量法进行配比。在高温天气施工时，采取遮阳措施或改为夜间施工，大风天气施工时适当多加少量水份，搞好基层的铺筑，严把基层质量，必要时可借鉴高速公路施工经验，在新建公路基层表层碾压成型后，采用乳化沥青进行封层，再加铺少量石屑，这样可以减少养生用水，延长基层养生期，有利于施工车辆的通行，同时设法减少面板与基层问的滑动阻力，防止面板开裂。此外要加强工程施工管理，做到震捣密实，切缝及时，特别注意在昼夜温差过大时施工必加外掺剂，温度过高、过低时加入外掺剂，以防止面板开裂。

4)加大超限载车辆的综合整治工作力度。要利用散发传单，利用新闻媒介，政府通告把超载车辆整治工作做到家喻户晓。一是要学习借鉴外地经验在农村公路两头增设限宽限高设施。二是要争取省交通厅、省公路局支持在每个市(州)县乡公路部门设置一个流动治超点，同时严格执法，做到处理一批，影响一批，尽量把超限载车辆整治工作搞好，还公路建设一片宁静的天空。

5)以2003版《公路水泥砼路面设计规范》为依据，推行按实测轴载进行路面结构计算的设计方法，科学设计，鼓励设计创新，为砼路面施工提供良好的设计资料，同时还可以搞试验路段设计，为科学设计积累原始设计数据。

3　结语

总之，导致砼路面开裂的原因可能是多方面的，但是对于某一具体路段而言，却只有主要原因。认真分析水泥砼面开裂的原因，研究解决的办法，是水泥砼路面发展中急需解决的重要课题。

参考文献：

[1]公路养护工程常见病害及防治[M]，北京，人民交通出版社，2006。

[2]市政工程质量通病及防治[M]，北京，中国建筑出版社，1998。

[3]公路水泥混凝土路面施工技术规范TGF30-2003，[S]。