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【摘 要】水泥混凝土路面是刚性路面的代表，在我国道路工程中使用最为广泛，但混凝土路面在实际使用中经常由于产生裂缝而破碎不堪，大大缩短了混凝土路的使用寿命周期。文章通过对水泥混凝土路面产生裂缝内外因素进行分析，结合本人在辽宁省路桥建设集团第二有限公司从事沿海高速公路北疏港收费口施工过程的管理经验，从几方面提出了预防和处理措施。
【关键词】水泥混凝土路面；裂缝；成因；预防
1.产生裂缝的原因
1.1内部因素
1.1.1行车荷载破坏
根据刚性路面设计规范，我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置，因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450斜线位置 。
1.1.2温度应力
水泥混凝土具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。
1.1.3化学作用
水泥通过水化作用形成强度，在硬化过程中释放大量热能。在通常温度范围内，混凝土温度每上升1000C路面板每米膨胀0.01mm 。据有关试验证明，水泥水化过程中的热能释放是变化的，初始较缓慢，25min后增温，大约在水泥终凝后12小时的水化热温度可达8000C，使混凝土内部产生显著的体积膨胀，产生很大的拉应力，当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就会产生横向或纵向裂缝。
1.1.4碱骨料反应
混凝土中的骨料约束水泥的膨胀和收缩，产生拉应力，产生裂缝；有些水泥在生产过程中，有时会出现一些过烧的CaO和MgO，它们的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。
1.1.5干缩裂缝
水泥硬化过程中，水分散失的同时，水泥浆体收缩，当收缩变形与混凝土本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时，就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素，但主要是单位用水量。
1.2外部因素
1.2.1切缝不及时
主要表现为施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，温度应力大于相应时间路面抗拆强度，导致路面出现横向裂缝。
1.2.2计量不准
现在高速公路施工中的混凝土搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站，各种材料的称量精度都有保证。但是，如果施工经验不足，不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上，死搬设计配合比，没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整，致使施工水灰比时大时小，形成混凝土强度的差异，使早期裂缝机率增大。
1.2.3外加剂因素
混凝土路面施工中一定要掺加外加剂，但如果掺加了不合格的外加剂，混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题，直接影响混凝土的质量。
1.2.4运输的影响
运输距离、时间过长使混凝土在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差，影响振捣效果，导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。
1.2.5漏振或振动不够
摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工，使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度，使路面发生裂缝或断板。
1.2.6气温变化
施工中有时气温突然变高或变低，甚至辅以刮大风，造成混凝土中水份失去过快，形成表面网裂。揭阳试验区中心路道路工程在施工过程中，就出现了因中午气温过高，施工时未采用防护措施，路面摊铺过后不到4小时就发生连续7块路面板网裂，而傍晚施工时又因刮大风，在路面成型后2个小时就有两处网裂。如果施工期间夜间有寒流，不采取加盖保温措施的话，那么第二天肯定有断板。
1.2.7养生不及时、不充分
混凝土中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充，使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。
1.2.8基层问题
基层塑性变形量过大，使水分浸入基层，反复作用就会使底板出现脱空现象而促成水泥混凝土路面裂缝、断板。
1.2.9路基问题
路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；桥头沉降；软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用，导致混凝土板裂缝、断板。
1.2.10养护问题
表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面；胀、缩缝长期不清理更换，限制了混凝土路面的纵向变形功能，致路面板挤压变形破坏。
2.预防措施
针对路面产生裂缝的原因，结合有关资料及自身的经验和思考，可以采取下述预防措施。
2.1设计方面
2.1.1提高工程勘探精度
在工程设计阶段，地质数据尤为重要，地质勘探公司要认真负责，提供精确的地质资料，以保证设计的合理性。
2.1.2提高设计标准
随着我国国民经济的发展，高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长，设计标准也要相应提高。有条件的地方尽量选用连续配筋混凝土路面增强混凝土的强度。以解决大交通量、重载车多的问题。也可以推广高抗拉强度混凝土路面、钢纤维混凝土路面和贫水泥混凝土路面等新技术、新工艺来解决混凝土路面的裂缝问题。
2.1.3从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工，减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板；增加路面基层强度，可以采用诸如碾压混凝土等新工艺，减少因路面基层因素造成的路面裂缝
2.2施工方面
从路基、基层、水泥混凝土面层等各方面的施工工艺来预防，主要有以下几点：
2.2.1做好路基的处理
路基基层必须铺填稳定、密实、均质，使路基在环境和荷载作用下不变形，地下水位主时，还应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路基填料，同时采取在边沟下设置排水渗沟等降低水位的措施。
2.2.2原材料的质量检验
水泥混凝土路面原材料的品质对路面质量有决定性的影响，这些检验项目是控制原材料质量指标要求所必需的，所以必须严格控制进场原材料的质量检验。拌和物应均匀一致,有离析、外加剂成团或其他非均质现象的拌和物严禁用于路面摊铺。拌和物的坍落度最大允许偏差为±10mm,拌和坍落度应为最适宜摊铺的坍落度值和当时气温下运输坍落度损失值之和。
2.2.3高度重视配合比设计，选择合适的配合比
施工过程中除严格计量外，根据施工环境、及时调整含水量，保持施工塌落度基本稳定，防止温度裂缝。
2.2.4使用滑模式摊铺机进行机械化施工，以保证混凝土路面平整度、强度和均匀性
路面小于200mm时可一次性摊铺，大于200mm时须分两次摊铺，下层厚度为总厚的3/5。为防止拌合物离析，模板边部还须采用“摊秋”的方法，严禁抛和耧耙。
2.2.5振捣
对混凝土板厚小于200mm的板，边角先用插入式振动器振捣，然后再用功率不小于2.2KW平板振动器纵横交错全面振捣，应重叠100-200mm，然后再用振动器拖平。
2.2.6混凝土做完面后尽快喷洒一层养护剂，防止早期收缩裂缝
在施工过程中当天气异常时，应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施；并根据混凝土强度增加速度，尽量早开始锯缝工作。
2.2.7控制水泥用量及提高混凝土的密实度，达到预防化学裂缝的目的
2.3养护方面
2.3.1保持良好的排水系统，防止路基强度降低。
2.3.2重视混凝土路面养护，养护时间一般应为14~21天，及时清理或更换缩胀缝材料。
2.3.3加强早期维修，防止病害加大、扩散；加速混凝土的水化反应，以获得较高的混凝土强度。
2.3.4防止在混凝土路面强度未达到设计强度时，开放交通。对于交通要道路段，当混凝土路面达到设计强度40%以后，可允许行人通过。在面层混凝土弯拉强度达到设计强度，且填缝完成前，不得开放交通。
【关键词】水泥混凝土路面；裂缝；成因；预防
1.产生裂缝的原因
1.1内部因素
1.1.1行车荷载破坏
根据刚性路面设计规范，我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置，因此，因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450斜线位置 。
1.1.2温度应力
水泥混凝土具有热胀冷缩性质，路面板白天表面温度高，晚上底面温度高，上下面温差导致热胀冷缩不一致，形成拉应力，长期作用下形成裂缝。
1.1.3化学作用
水泥通过水化作用形成强度，在硬化过程中释放大量热能。在通常温度范围内，混凝土温度每上升1000C路面板每米膨胀0.01mm 。据有关试验证明，水泥水化过程中的热能释放是变化的，初始较缓慢，25min后增温，大约在水泥终凝后12小时的水化热温度可达8000C，使混凝土内部产生显著的体积膨胀，产生很大的拉应力，当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就会产生横向或纵向裂缝。
1.1.4碱骨料反应
混凝土中的骨料约束水泥的膨胀和收缩，产生拉应力，产生裂缝；有些水泥在生产过程中，有时会出现一些过烧的CaO和MgO，它们的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。
1.1.5干缩裂缝
水泥硬化过程中，水分散失的同时，水泥浆体收缩，当收缩变形与混凝土本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时，就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素，但主要是单位用水量。
1.2外部因素
1.2.1切缝不及时
主要表现为施工中切缝时间难以控制，切缝不及时，温度应力大于相应时间路面抗拆强度，导致路面出现横向裂缝。
1.2.2计量不准
现在高速公路施工中的混凝土搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站，各种材料的称量精度都有保证。但是，如果施工经验不足，不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上，死搬设计配合比，没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整，致使施工水灰比时大时小，形成混凝土强度的差异，使早期裂缝机率增大。
1.2.3外加剂因素
混凝土路面施工中一定要掺加外加剂，但如果掺加了不合格的外加剂，混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题，直接影响混凝土的质量。
1.2.4运输的影响
运输距离、时间过长使混凝土在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差，影响振捣效果，导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。
1.2.5漏振或振动不够
摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工，使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度，使路面发生裂缝或断板。
1.2.6气温变化
施工中有时气温突然变高或变低，甚至辅以刮大风，造成混凝土中水份失去过快，形成表面网裂。揭阳试验区中心路道路工程在施工过程中，就出现了因中午气温过高，施工时未采用防护措施，路面摊铺过后不到4小时就发生连续7块路面板网裂，而傍晚施工时又因刮大风，在路面成型后2个小时就有两处网裂。如果施工期间夜间有寒流，不采取加盖保温措施的话，那么第二天肯定有断板。
1.2.7养生不及时、不充分
混凝土中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充，使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。
1.2.8基层问题
基层塑性变形量过大，使水分浸入基层，反复作用就会使底板出现脱空现象而促成水泥混凝土路面裂缝、断板。
1.2.9路基问题
路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；桥头沉降；软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用，导致混凝土板裂缝、断板。
1.2.10养护问题
表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面；胀、缩缝长期不清理更换，限制了混凝土路面的纵向变形功能，致路面板挤压变形破坏。
2.预防措施
针对路面产生裂缝的原因，结合有关资料及自身的经验和思考，可以采取下述预防措施。
2.1设计方面
2.1.1提高工程勘探精度
在工程设计阶段，地质数据尤为重要，地质勘探公司要认真负责，提供精确的地质资料，以保证设计的合理性。
2.1.2提高设计标准
随着我国国民经济的发展，高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长，设计标准也要相应提高。有条件的地方尽量选用连续配筋混凝土路面增强混凝土的强度。以解决大交通量、重载车多的问题。也可以推广高抗拉强度混凝土路面、钢纤维混凝土路面和贫水泥混凝土路面等新技术、新工艺来解决混凝土路面的裂缝问题。
2.1.3从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工，减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板；增加路面基层强度，可以采用诸如碾压混凝土等新工艺，减少因路面基层因素造成的路面裂缝
2.2施工方面
从路基、基层、水泥混凝土面层等各方面的施工工艺来预防，主要有以下几点：
2.2.1做好路基的处理
路基基层必须铺填稳定、密实、均质，使路基在环境和荷载作用下不变形，地下水位主时，还应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路基填料，同时采取在边沟下设置排水渗沟等降低水位的措施。
2.2.2原材料的质量检验
水泥混凝土路面原材料的品质对路面质量有决定性的影响，这些检验项目是控制原材料质量指标要求所必需的，所以必须严格控制进场原材料的质量检验。拌和物应均匀一致,有离析、外加剂成团或其他非均质现象的拌和物严禁用于路面摊铺。拌和物的坍落度最大允许偏差为±10mm,拌和坍落度应为最适宜摊铺的坍落度值和当时气温下运输坍落度损失值之和。
2.2.3高度重视配合比设计，选择合适的配合比
施工过程中除严格计量外，根据施工环境、及时调整含水量，保持施工塌落度基本稳定，防止温度裂缝。
2.2.4使用滑模式摊铺机进行机械化施工，以保证混凝土路面平整度、强度和均匀性
路面小于200mm时可一次性摊铺，大于200mm时须分两次摊铺，下层厚度为总厚的3/5。为防止拌合物离析，模板边部还须采用“摊秋”的方法，严禁抛和耧耙。
2.2.5振捣
对混凝土板厚小于200mm的板，边角先用插入式振动器振捣，然后再用功率不小于2.2KW平板振动器纵横交错全面振捣，应重叠100-200mm，然后再用振动器拖平。
2.2.6混凝土做完面后尽快喷洒一层养护剂，防止早期收缩裂缝
在施工过程中当天气异常时，应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施；并根据混凝土强度增加速度，尽量早开始锯缝工作。
2.2.7控制水泥用量及提高混凝土的密实度，达到预防化学裂缝的目的
2.3养护方面
2.3.1保持良好的排水系统，防止路基强度降低。
2.3.2重视混凝土路面养护，养护时间一般应为14~21天，及时清理或更换缩胀缝材料。
2.3.3加强早期维修，防止病害加大、扩散；加速混凝土的水化反应，以获得较高的混凝土强度。
2.3.4防止在混凝土路面强度未达到设计强度时，开放交通。对于交通要道路段，当混凝土路面达到设计强度40%以后，可允许行人通过。在面层混凝土弯拉强度达到设计强度，且填缝完成前，不得开放交通。