水泥混凝土路面裂縫成因分析
水泥混凝土路面裂縫主要表現為表層裂縫和貫通板厚裂縫(貫穿裂縫)，其產生的原因是不同的。
2.1表層裂縫成因
在水泥混凝土路面上，表層裂縫的主要表現形式為龜裂。即混凝土路面表面上呈現碎小的六角形花紋狀裂縫，裂縫很淺。其產生的原因既有設計上的原因，也有施工方面的原因。
設計方面的原因主要是指混凝土配合比設計不當。如水泥用量過大或砂率過大；外加劑使用不當或者摻量過大，混凝土在重力作用下產生離析而導致這類裂縫產生。就混凝土本身的性質而言，在混凝土水灰比不變的情況下，水泥漿和砂漿含量較多時，其極限拉伸值也較大，因此，如果採用過大的石料粒徑，也容易產生裂縫。
施工方面的原因主要是混凝土澆注後沒有及時覆蓋所造成的。混凝土澆注後，尤其是在炎熱的天氣或大風天氣裡，如果不及時覆蓋，混凝土表面的游離水分蒸發過快，產生急劇的體積收縮，而此時混凝土早期強度很低，其值不能抵抗這種收縮應力而導致開裂。
2.2貫穿裂縫成因
貫穿裂縫是指水泥混凝土路面板產生縱向(順行車方向)、 橫向(垂直於行車方向)貫穿板厚的裂縫，也即斷板現象。
(1)縱向貫穿裂縫成因
縱向貫穿裂縫是指水泥混凝土路面發生平行於道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫。其產生的原因是在路面施工後，由於地基沉降不均勻而導致出現不均勻裂縫，產生斷板現象。如基層碾壓不實，未達到密實標準；產生斷板現象。
基層材料攪拌不均，導致基層不均勻沉降，也即由於路基發生區域性的不均勻沉陷，如溝槽下沉、路基拓寬部分沉陷、路基未充分壓實等原因導致路面板脫空，產生裂縫。
(2)橫向貫穿裂縫成因
橫向貫穿裂縫是指水泥混凝土路面發生垂直於道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫。其產生的原因一是由混凝土本身的性質——混凝土抗拉強度太低造成的，二是由於施工不當——切縫不符合要求所造成。
混凝土抗拉強度很低，一般只有混凝土抗壓強度的1/17~1/18。混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗乾縮變形和溫度變形的能力，這些變形所引起的拉應力，如超過了混凝土的極限抗拉強度時，就發生裂縫。也就是說，這些變形量超過了混凝土的極限拉伸應變值時，混凝土就產生裂縫，過大時則引起貫穿裂縫。
由於溫度和濕度的變化，混凝土會產生體積膨脹和收縮現象，這種變形如受到限制，將會使混凝土內部產生內應力，就有可能產生裂縫。因而水泥混凝土路面上每隔一段距離要設定脹縫或縮縫，而切縫質量的好壞直接影響著水泥混凝土路面的質量。如切縫時間掌握不當，切割不及時；切縫深度不符合要求，切縫過淺；切縫未切到頭等因素均可引起混凝土路面發生橫向貫穿裂縫。
3 水泥混凝土路面裂縫的預防措施
3.1提高混凝土本身的效能
水泥混凝土路面產生裂縫的根本原因在於混凝土的極限拉伸應變值太小，不足以抵抗乾縮變形和溫度變形。為了提高混凝土的極限拉伸應變值或抗拉強度值，改善路面的抗拉能力，可採取以下措施：
(1)混凝土的極限拉伸值隨著抗壓強度的提高而有所提高， 因此提高混凝土的抗壓強度可提高其抗裂效能。目前水泥混凝土路面多採用m2c30、c35較高標號的混凝土。
(2)採用碎石配製混凝土。因為採用碎石配製的混凝土的極限拉伸值比用一般卵石配製的混凝土提高30%左右。
(3)控制混凝土骨料的最大粒徑。採用最大粒徑較小的骨料配製混凝土時，可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規範》中限制骨料最大粒徑在一般公路中不超過40mm，在高等級公路中不超過35mm，甚至限制在25mm以下。
3.2提高基層施工質量
水泥混凝土路面基層應具有較高的強度、較高密實度和較好的水穩性。因此，在路基施工中，施工操作規程進行，做到分層填築、分層碾壓、分層測試。每層的壓實厚度、壓實度、平整度及路拱都要滿足設計要求和規範要求。
3.3提高混凝土施工質量
(1)為了防止混凝土路面產生表層裂縫，一是在配製混凝土時嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇合適的集料級配和砂率；二要在混凝土路面澆注後及時用潮濕材料覆蓋，防止強風和烈日暴曬。尤其在炎熱季節施工時，應澆完一段，養護一段。
(2)及時切縫很重要。實踐證明，適當的切縫時間對保證混凝土的整體質量有很大關係，切縫遲了，由於大面積混凝土約束會出現裂縫，擴充套件後形成斷板。一般混凝土的切縫時間是在拆模後12h左右(可以根據氣溫的高低適當調整切縫時間)。
(3)加適當的外加劑。一般來說，加減水劑可以減少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸發速度，減少混凝土的收縮值。
引起水泥混凝土路面產生裂縫有兩個方面：
乙個是設計方面考慮不周到，另乙個是施工不當造成。施工中水泥混凝土裂縫破壞原因，歸納為如下幾個方面：
1、面層施工工藝不當
1）攪拌不足或過分，振搗不密實，形成的混凝土強度不足或不均勻，易導致早期開裂斷板。振搗時間不宜過長，否則會造成分層，粗顆粒沉入底層，細顆粒及水留在上層，造成混凝土強度不均勻，表面收縮裂縫增加。
2）混凝土拌和時，如果水泥和集料溫度過高，再加上水泥的水化熱，會使混凝土拌和物的溫度很高，在冷卻、硬化過程中會使溫差收縮加大，導致開裂。
3）混凝土澆築間斷。因停電、機械故障、運輸不暢、氣候突變停料等原因使混凝土澆築作業中斷，再澆築時未按施工縫處理，新舊混凝土由於結合不良和收縮不一致，會形成一條不規則的接縫。
4）養生不及時或養護方法不當。尤其是氣溫高、濕度小、風速大的不利條件下，就會使混凝土表面水分蒸發太快，從而形成乾縮裂縫。
5）切縫不足時。由於機具故障或操作人員切縫時間掌握不準確或切縫深度不足，造成混凝土內應力集中，在混凝土板的薄弱處形成不規則的貫穿裂縫。
6）施工車輛過早通行。某些施工作業面，由於受到地理條件的限制或因混凝土養護作業需要在混凝土強度不足條件下過早地通車，產生荷載應力，這是產生裂縫的又乙個原因。
7）採用真空吸水工藝時，如果因兩吸墊之間未重疊而導致漏吸，則漏吸處水會比較兩側大，混凝土強度較低，收縮也大，會形成薄弱環節而開裂。如果真空吸水引數控制不好，兩吸墊交界處也會因兩邊的拉力過大而開裂。
8）傳力杆安裝不當，上下翹曲，則在混凝土伸縮和傳力過程中混凝土就會被破壞，形成裂縫破壞。
9）在日溫差較大的季節和地區，混凝土表面修整過程中要避免陽光直射，整修後要及時覆蓋養生，防止混凝土白天過多的公升溫，造成夜間降溫時收縮過大。
2、基層施工工藝不當
1）基層標高失控，造成路面厚度不一致，過薄或厚薄交界處將成為薄弱斷面，在混凝土收縮時，難以承受拉應力而開裂。
2）基層不平整會大大地增加其與混凝土介面的摩阻力，易在較薄弱面開裂。
3）用鬆散材料處理基層標高失控或不平整時，上層混凝土拌和物的水分或砂漿會下滲或被基層吸收，使下部混凝土變得疏鬆，強度下降。
4）基層乾燥會吸收混凝土拌和物中的水分，使底部混凝土失水，強度降低，導致開裂。
5）路基發生不均勻沉降，導致混凝土路面開裂。一般路基不均勻沉降主要發生在：
（1）填挖相交斷面處，半填半挖結合處，新老路基交接處，土基密度不同部位等；
（2）軟弱地基，濕陷性黃土及採空區、陷穴等特殊路段；
（3）橋涵、構造物附近壓實機械難以施工的部位；
（4）路基不同填料的介面或層面；
（5）壓實度不足。
壓實不均勻路段，在路面長期使用過程中，由於水溫條件的變化和行車荷載作用，路基產生不均勻沉降，致使沉降量不同的結合面產生錯台，面板由於荷載作用導致斷裂。
3、材料原因引起施工中斷板
1）原材料不合格
（1）水泥安定性差，強度不足。水泥中游離氧化鈣（f-ca0）在凝結硬化後還在繼續起水化作用，當f-ca0超過一定限量時，就會破壞已經硬化的水泥石或使抗拉強度下降。水泥強度不足也會影響混凝土的初期強度，使開裂斷板的機率大大增加。
水泥的水化熱高、收縮大，也易導致開裂。
（2）集料（砂、碎石等）含泥量及有機質超標。水泥混凝土中水泥石與集料的介面粘結不良，往往是產生初期開裂的薄弱部位。集料的含泥量和有機質含量超過規範要求，必然會造成介面缺陷容易開裂。
另外，有資料表明，在同樣的水灰比條件下，石灰岩、石英岩等親水性集料與水泥石介面粘結力大，花崗岩等親水性差的集料則反之。
2）混凝土配合比不當
（1）單位水泥用量偏大。混凝土中引起收縮的主要是水泥石部分，過多的水泥用量，必然會導致較大的收縮。
（2）水灰比偏大。水泥完全水化所需的結合水最低水會比約0.26~0.
29，施工中採用較高的水灰比是為了滿足和易性需要。但偏大的水灰比，增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，影響了混凝土強度。
（3）施工中計量不准，尤其是未根據集料中的含水量及時調整用水量，會影響混凝土的配合比的準確性，從而影響其初期強度。
（4）一般情況下，混凝土配合比按「飽和麵乾」狀態設計，如使用長期在日光嚗曬下的過幹集料，會大量吸收拌和用水而影響水灰比的準確性，影響混凝土強度。
4、邊界原因引起混凝土產生裂縫
1）在雙幅路面施工中，已澆築一邊的縮縫在另一邊未開始澆築前已經裂通，氣溫下降一定幅度時，斷裂的縮縫兩邊混凝土板收縮，這樣後澆築還未切割的混凝土板受到較大的拉應力，而這時其混凝土強度還較低，當拉應力大於混凝土初期抗拉強度時，就會在先澆築板縮縫對應位置發生不規則裂縫。
2）有**分隔路緣石等高速公路和街道施工中，路緣石常設有混凝土平基背座，由於路緣帶先於路面施工，當溫度下降時，路緣帶本身會收縮，路緣帶下部具有粗糙面會帶動初期強度很低的混凝土面板在路緣帶裂縫處產生邊界裂縫。
3）同樣原因，如果基層穩定層已經發生裂縫，裂縫兩邊基層在氣溫下降時收縮，由於摩擦力作用，同樣也會帶動上面初期混凝土面板開裂。
5、初期微裂縫的擴充套件
初期混凝土收縮形成未反映到表面的微小裂縫，使用一段時間後，受行車荷載及溫度應力的雙重作用，部**縫將逐漸增長，變深，以致造成面板斷裂。
6、排水不良
1）路基及基層排水不良，長期受水浸泡，引起路基失穩或強度不足，使路面產生不規則斷裂。
2）裂隙水或邊溝水等滲入路基、基層和底基層，冬季凍脹時使路面產生縱向開裂。
7、擠（涵）麵鋪裝破壞
鋼筋混凝土明蓋板擠涵上的水泥混凝土路面鋪裝層，由於厚度不足或與蓋板、涵臺結合部處理不當，在行車作用和蓋板脹縮下，產生層間搓動和面板斷裂。
某些產生初期斷板的原因也會在使用期繼續強化，導致路面開裂、斷板或使病害程度更趨惡化。
8、超重車的影響
由於交通運輸業的迅速發展，大噸位的車輛
逐年增加，單軸軸載比原設計計算軸載增加幾倍，由於軸載等效換算係數f=（pi/p0）16，即超載（pi）與標準軸載（po）換算成16次方關係，所以，超重車的增加是水泥混凝土路面使用期開裂斷板的重要原因。
總之，與水泥混凝土路面裂縫有關的因素很多，而強度、氣溫、材料施工方法等是比較主要的因素。因此，在施工中要多加注意，最大限度地避免和預防裂縫。
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