水泥混凝土路面施工早期裂纹防治措施

陈佳，赵文宣

（1. 沁阳市鑫龙路桥工程有限公司，河南 焦作 454550；2. 河南省建鑫建筑工程有限公司，河南 焦作 454750）

伴随公路工程建设规模的不断扩大，水泥混凝土路面作为主要路面结构形式，也得到了极大的发展。在其迅速发展的同时，也面临着诸多问题。尤其是早期病害问题，将对汽车驾驶的安全性造成极大影响。于水泥混凝土路面而言，路面破坏是一个复杂的过程，其涉及的原因较多，但路面损坏及服务功能彻底丧失的首要原因即为路面裂纹。当产生裂纹之后，因行车荷载及环境等因素的影响，水泥混凝土路面板的整体性将渐渐丧失，直至完全被破坏。为有效控制水泥混凝土路面施工早期裂纹病害，必须先了解裂纹产生的危害性，分析其产生原因，只有这样才能保证采取的防治措施科学、可行，才能最大限度提高路面施工质量。

1 早期裂纹产生的危害性

水泥混凝土路面早期裂纹是指在施工、养生阶段，混凝土路面因非荷载等因素产生的微小裂缝，一般此类裂缝纵向深度不超过 3cm，且不会贯穿混凝土板现象，其长度不等，相比混凝土板宽度，通常在其 50% 以内。于混凝土板整体性而言，此类裂纹影响不大，且在通车运营前期，往往也不会对行车舒适性、安全性造成严重影响。但随着公路使用年限的不断增加，在长期行车荷载、自然因素等影响下，将会严重影响水泥混凝土路面强度及使用性能。此类病害通常出现于混凝土板上部，相比混凝土面层厚度，其厚度极小，往往认为不会影响混凝土面层强度。但当混凝土板受到荷载影响后，此类裂纹极易产生应力集中情况，从而进一步扩展裂纹长度，并不断延伸，这种情况下将会破坏混凝土板，导致断裂等病害产生。

2 混凝土路面早期裂纹产生原因

2.1 塑性收缩

浇筑混凝土后，在其还未硬化前由于混凝土表面水分消散出现的收缩被称为塑性收缩。此原因产生的裂纹，其长度范围为 0.12～2mm，深度一般不会超过50mm。塑性收缩裂纹往往会向混凝土板边缘延伸，产生的主要原因为相比混凝土内部到表面的泌水速率，水泥混凝土新铺表面水分蒸发速率过快，且无法及时补充水分，导致混凝土表面水分缺乏，过于干燥，从而湿度梯度产生于混凝土表面，最终产生开裂现象。

2.2 温度收缩

因气温高低不同，水泥混凝土路面温度峰值出现的时间也所有差异，通常情况下，气温较高时，可出现于摊铺后 6～8 小时；气温较低时，则出现于摊铺后 8～10 小时。因水化反应，当到达温度峰值后，路面内部温度将有所上升，可升高 10℃。峰值过后，混凝土路面温度则会随之降低，同时将有较大温度梯度出现于路面内部，进而产生混凝土裂纹。

2.3 自收缩

水化过程中，水泥水分消耗过大，将大大减小混凝土相对湿度，进而导致毛细孔、凝胶孔液面弯曲，降低体积，出现自收缩问题。如水泥混凝土强度等级在 C40以上时，其具有较低水胶比，此时具有较大自收缩情况，且往往产生于早期。当混凝土没有添加缓凝剂时，其自收缩现象一般在初凝阶段即产生，尤其在浇筑 1 天内速度最快，相比 28 天自收缩值，在浇筑后 1 天内可达到 60% 左右，这种情况下，将导致硬化阶段混凝土出现微裂纹。

3 水泥混凝土路面早期裂纹防治措施

3.1 原材料方面

（1）水泥选择。水泥混凝土路面施工，必须按照“高强度、耐磨性好、抗冻性强及干缩小”的原则，合理选用水泥材料。当前最常用的水泥材料主要是普通硅酸盐水泥。但此类材料往往具有较大干缩性，且早期强度不高，水化热情况严重，进而导致早期裂纹现象的发生。于水泥早期水化程度而言，水泥细度、水泥组成是主要影响因素，同时还会对混合料内游离水含量造成一定影响，进而对水泥混凝土收缩产生影响。为此，在水泥选择时，应对其引起混凝土干缩程度进行充分考虑，以此为标准，按照由大至小的顺序可分为矿渣水泥、普通水泥、早强水泥及粉煤灰水泥。

（2）集料级配。于水泥混凝土工作性能及用水量而言，集料级配是否合理影响较大。通常来讲，连续级配、间断级配是混凝土混合料石料级配的两种类型，两种级配类型相比，连续级配更具优势，不易出现离析问题。在混凝土板早期裂纹防治施工中，粗颗粒含量的增加，则会降低水泥、水等材料的用量，进而降低产生混凝土干缩的几率，这有利于防止早期裂纹产生。

（3）用水量控制。在空气干燥情况下，混凝土逐步硬化。此时大量水分会被蒸发，进而减小体积，出现收缩。同时，在水化反应中，水泥所需水量较小，而大部分水分的作用是用于混凝土工作性能、和易性等调节工作，随后该水分将被蒸发，在该环节早期裂纹极易产生。为此，在配合比设计时，必须尽量减小水灰比，合理控制单位用水量。

（4）应用减水剂。作为表面活性物质，减水剂可被当做是水泥分散剂使用，减水剂掺加后，将吸附在水泥颗粒表面，进而增加颗粒表面溶化层厚度，增大颗粒间距，且有一层界面膜存于水泥、水界面上，以避免颗粒凝聚，促使水泥浆由凝聚体向分散性结构转变，且释放出凝聚体内大量游离水，进而提升混合料润滑性能，达到和易性改善的作用。除此之外，减水剂的掺加，还能减少水、水泥等材料用量，达到混凝土流动性及早期强度增强的目的。

3.2 施工方面

第一，混合料振捣。混凝土浇筑过程中，应尽可能选用功率较大的平板振动器进行施工，要求振捣充分、均匀，且能提出混凝土内的水泥浆体。

第二，切缝处理。为避免出现贯穿裂缝，切缝时间选择是否合理极为关键。一般应尽早确定切缝时间，通常可选择在混凝土板上选用铁钉等划线的方式确定切缝时间，当痕迹难以刻出时，则可进行切缝施工，切缝时应避免出现啃边情况。

第三，养护施工。浇筑完混凝土之后，养护施工是否到位对混凝土板早期裂纹产生起决定作用。当环境相对湿度在 94% 以上，水泥混凝土硬化时，体积极易产生微膨胀现象；相反，则产生收缩现象。为此，必须尽可能降低水分蒸发，直到水泥混凝土抗拉强度满足设计要求，才能起到防治早期裂纹产生的作用。目前，养护常选用薄膜、草袋等方式，要求完成施工作业后，及时进行路面养生，养护过程中，如水分不足，则需洒水保湿。

4 结束语

综上所述，在交通量快速增长、运输工具大型化及车辆超载严重的今天，公路使用寿命也受到了极大的挑战。水泥混凝土路面是公路路面结构的主要形式之一，在其使用过程中，往往会出现不同程度裂纹现象，此类病害的产生，将大大降低水泥混凝土承载力、耐久性及防水能力。随着道路使用年限的增加，裂纹将逐步扩展，并发展为贯穿型裂缝，不仅会加剧路面损坏程度，还会对行车舒适性及安全性造成严重影响。为避免水泥混凝土路面早期裂纹产生，必须找出其产生原因，只有这样才能采取科学、有效的措施予以防治，才能达到良好防治效果。