【考点5】引起水泥混凝土路面裂缝破坏的原因

　　引起水泥混凝土路面产生裂缝有两个方面，一个是设计方面考虑不周到，另一个是施工不当造成。施工中水泥混凝土裂缝破坏原因，归纳为如下几个方面：

　　1、面层施工工艺不当

　　1)搅拌不足或过分，振捣不密实，形成的混凝土强度不足或不均匀，易导致早期开裂断板。振捣时间不宜过长，否则会造成分层，粗颗粒沉入底层，细颗粒及水留在上层，造成混凝土强度不均匀，表面收缩裂缝增加。

　　2)混凝土拌和时，如果水泥和集料温度过高，再加上水泥的水化热，会使混凝土拌和物的温度很高，在冷却、硬化过程中会使温差收缩加大，导致开裂。

　　3)混凝土浇筑间断。因停电、机械故障、运输不畅、气候突变停料等原因使混凝土浇筑作业中断，再浇筑时未按施工缝处理，新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致，会形成一条不规则的接缝。

　　4)养生不及时或养护方法不当。尤其是气温高、湿度小、风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。

　　5)切缝不足时。由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

　　6)施工车辆过早通行。某些施工作业面，由于受到地理条件的限制或因混凝土养护作业需要在混凝土强度不足条件下过早地通车，产生荷载应力，这是产生裂缝的又一个原因。

　　7)采用真空吸水工艺时，如果因两吸垫之间未重叠而导致漏吸，则漏吸处水会比较两侧大，混凝土强度较低，收缩也大，会形成薄弱环节而开裂。如果真空吸水参数控制不好，两吸垫交界处也会因两边的拉力过大而开裂。

　　8)传力杆安装不当，上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏，形成裂缝破坏。

　　9)在日温差较大的季节和地区，混凝土表面修整过程中要避免阳光直射，整修后要及时覆盖养生，防止混凝土白天过多的升温，造成夜间降温时收缩过大。

　　2、基层施工工艺不当

　　1)基层标高失控，造成路面厚度不一致，过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂。

　　2)基层不平整会大大地增加其与混凝土界面的摩阻力，易在较薄弱面开裂。

　　3)用松散材料处理基层标高失控或不平整时，上层混凝土拌和物的水分或砂浆会下渗或被基层吸收，使下部混凝土变得疏松，强度下降。

　　4)基层干燥会吸收混凝土拌和物中的水分，使底部混凝土失水，强度降低，导致开裂。

　　5)路基发生不均匀沉降，导致混凝土路面开裂。一般路基不均匀沉降主要发生在：

　　(1)填挖相交断面处，半填半挖结合处，新老路基交接处，土基密度不同部位等;

　　(2)软弱地基，湿陷性黄土及采空区、陷穴等特殊路段;

　　(3)桥涵、构造物附近压实机械难以施工的部位;

　　(4)路基不同填料的界面或层面;

　　(5)压实度不足。

　　压实不均匀路段，在路面长期使用过程中，由于水温条件的变化和行车荷载作用，路基产生不均匀沉降，致使沉降量不同的结合面产生错台，面板由于荷载作用导致断裂。

　　3、材料原因引起施工中断板

　　1)原材料不合格

　　(1)水泥安定性差，强度不足。水泥中游离氧化钙(f-ca0)在凝结硬化后还在继续起水化作用，当f-ca0超过一定限量时，就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度，使开裂断板的机率大大增加。水泥的水化热高、收缩大，也易导致开裂。

　　(2)集料(砂、碎石等)含泥量及有机质超标。水泥混凝土中水泥石与集料的界面粘结不良，往往是产生初期开裂的薄弱部位。集料的含泥量和有机质含量超过规范要求，必然会造成界面缺陷容易开裂。另外，有资料表明，在同样的水灰比条件下，石灰岩、石英岩等亲水性集料与水泥石界面粘结力大，花岗岩等亲水性差的集料则反之。

　　2)混凝土配合比不当

　　(1)单位水泥用量偏大。混凝土中引起收缩的主要是水泥石部分，过多的水泥用量，必然会导致较大的收缩。

　　(2)水灰比偏大。水泥完全水化所需的结合水最低水会比约0.26~0.29，施工中采用较高的水灰比是为了满足和易性需要。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，影响了混凝土强度。

　　(3)施工中计量不准，尤其是未根据集料中的含水量及时调整用水量，会影响混凝土的配合比的准确性，从而影响其初期强度。

　　(4)一般情况下，混凝土配合比按“饱和面干”状态设计，如使用长期在日光嚗晒下的过干集料，会大量吸收拌和用水而影响水灰比的准确性，影响混凝土强度。

　　4、边界原因引起混凝土产生裂缝

　　1)在双幅路面施工中，已浇筑一边的缩缝在另一边未开始浇筑前已经裂通，气温下降一定幅度时，断裂的缩缝两边混凝土板收缩，这样后浇筑还未切割的混凝土板受到较大的拉应力，而这时其混凝土强度还较低，当拉应力大于混凝土初期抗拉强度时，就会在先浇筑板缩缝对应位置发生不规则裂缝。

　　2)有中央分隔路缘石等高速公路和街道施工中，路缘石常设有混凝土平基背座，由于路缘带先于路面施工，当温度下降时，路缘带本身会收缩，路缘带下部具有粗糙面会带动初期强度很低的混凝土面板在路缘带裂缝处产生边界裂缝。

　　3)同样原因，如果基层稳定层已经发生裂缝，裂缝两边基层在气温下降时收缩，由于摩擦力作用，同样也会带动上面初期混凝土面板开裂。

　　5、初期微裂缝的扩展

　　初期混凝土收缩形成未反映到表面的微小裂缝，使用一段时间后，受行车荷载及温度应力的双重作用，部分裂缝将逐渐增长，变深，以致造成面板断裂。

　　6、排水不良

　　1)路基及基层排水不良，长期受水浸泡，引起路基失稳或强度不足，使路面产生不规则断裂。

　　2)裂隙水或边沟水等渗入路基、基层和底基层，冬季冻胀时使路面产生纵向开裂。

　　7、挤(涵)面铺装破坏

　　钢筋混凝土明盖板挤涵上的水泥混凝土路面铺装层，由于厚度不足或与盖板、涵台结合部处理不当，在行车作用和盖板胀缩下，产生层间搓动和面板断裂。

　　某些产生初期断板的原因也会在使用期继续强化，导致路面开裂、断板或使病害程度更趋恶化。

　　8、超重车的影响

　　由于交通运输业的迅速发展，大吨位的车辆逐年增加，单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍，由于轴载等效换算系数f=(Pi/P0)16，即超载(Pi)与标准轴载(Po)换算成16次方关系，所以，超重车的增加是水泥混凝土路面使用期开裂断板的重要原因。

　　总之，与水泥混凝土路面裂缝有关的因素很多，而强度、气温、材料施工方法等是比较主要的因素。因此，在施工中要多加注意，最大限度地避免和预防裂缝。