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水泥混凝土路面病害问题的探讨

摘要：根据已建成通车多年的高等级道路水泥混凝土路面的使用情况和查阅有关混凝土内部应力方面的专著，系统的分析了水泥混凝土路面产生裂缝、断板的原因及预防补救措施谈几点看法。

关键词；水泥混凝土路面；裂缝；断板；防治措施

随着公路建设的全面展开，我国的水泥混凝土路面工程也逐渐普及，水泥混凝土路面的裂缝断板问题已成为公路建设者普遍关注的问题，下面就水泥混凝土路面产生裂缝、断板的原因，预防补救措施谈几点看法。

1、混凝土路面裂缝、断板类型
由纵、横交错表面无规则的裂缝为龟裂、其特征是裂缝没有贯通全厚和板面，只是板面局部不规则的细小裂纹。而裂缝贯通全厚和板面，将面板完全断开，并断成两块以上的施工期断板(即：混凝土面板未完全硬化和开放交通而出现的断板)和使用期断板(即：路面开放交通后出现的断板)，按其损坏程度又可分为：

(1)轻度断裂：裂缝细微缝缘无损坏，不认真观察难以发现，未封缝的宽度不大于2.5mm；

(2)中度断裂：裂缝较明显，缝缘有损坏，轻微剥落，未封缝的宽度为2.5~15mm；

(3)严重断裂：裂缝处严重剥落，裂块松劲，影响行车，未封缝的宽度大于15mm。

2、混凝土路面裂缝、断板形成原因
水泥混凝土路面板裂缝、断板的原因是由多种因素造成的，其中温度应力和超载应力超过混凝土的抗拉强度，路面板就会产生断裂，并发展为断板。有的是由于地面的不均匀沉降而产生断裂，有的是由于车辆荷载的多次重复使用而产生的重复超载应力超过了混凝土的疲劳强度而引起的断裂，还有的是由于混凝土自身的收缩与基层间的摩阻力而产生的裂缝、断板，其主要原因有以下几方面：
(1)水泥稳定性差，强度低，砂、石料含水、泥量和有机质含量过高，使混凝土粘结不牢，往往产生断裂。
（2）基层不平整致使路面厚度不一样，有厚、有薄，在混凝土收缩时，路面板与基层产生强大的摩阻力，在较薄弱处易开裂。再一个基层于煤也会造成板面断裂，基层干燥会吸收混凝土的水分，使底部混凝土失水，强度降低导致开裂。
(3)搅拌不均匀，振捣不密实，振捣时间过长导致混凝土离板、分层、粗骨料下沉、细料和水泥上浮，造成强度不均匀，表面收缩、裂缝，再就是混凝土浇灌时未按施工缝处理，新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致产生裂缝。
(4)养生方法不科学或不及时，切缝不及时，车辆过早通行都将导致路面断裂，尤其是天气炎热，风速大，处理过的混凝土表面水分蒸发过快，表面容易干缩裂缝、冷缩裂缝，致使行车过程表面脱落。
①干缩裂缝
在水泥混凝土中，水在水泥石中是以化学结合水，层间水物理吸附水以及毛细水等状态存在着，当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥混凝土本体就会受缩，这些就是干缩。但是这是自由收缩，还不会导致裂缝的发生，惟有收缩受到限制而发生收缩应力时，才容易产生干燥收缩裂缝，水泥浆干缩的内部限制主要是混凝土中骨料对水泥浆的限制。在普通水泥混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态。干缩裂缝一般为表面或不规则断板。
混凝土面板在浇筑完成后。经过表面修整抹面后应尽快采取措施避免日光曝晒新浇筑的混凝土，使其表面减少蒸发量，防止混凝土面板表面迅速失水而产生干缩裂缝。
混凝土在中午浇筑后，为防止阳光暴晒应迅速覆盖，尽量避免高温时揭走覆盖物而产生的表面迅速失水，就造成了水泥混凝土的表面蒸发的不均匀。水泥混凝土表面的迅速失水以及失水的速率不同，是该段产生干缩裂缝的一个重要因素。
②冷缩裂缝
在提出这个问题时，有人会感到奇怪。在夏季施工时怎会产生冷缩裂缝呢？实际在特定的条件下，人为造成大温差，使表面迅速收缩，产生拉应力造成断板。
和一般材料一样，水泥混凝土具有热胀冷缩性能，混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体性限制条件下发生的，故热胀属于变形压缩，而冷缩则属于拉伸变形很容易开裂。
水泥的水化过程是一个放热过程。在混凝土硬化过程中释放大量热能，致使温度上升，在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每m膨胀0.01mm。这种温度变形对大面积板块极为不利。
有资料表明，水泥水化过程中的放热速度是变化的，初始较慢，25min后增温，大约在终凝后12h的水化热温度可达80-90℃。使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩，致使混凝土路面内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力。当外部混凝土的受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉程度时，板块就产生裂缝后横向断裂。此外，从最高温度降温，由于受到已有基层或已硬化混凝土的约束力，在温度下降时，就不能自由收缩，就要产生裂缝，这种裂缝大多是贯通路面的。当板温均匀下降时，其温度差引起的应力可用下式计算：

板中：σx=ErαΔTP/(1-μc)

板边：σx=-ErαΔTP

式中：α—混凝土的线膨胀