浅谈水泥混凝土路面断板的预防措施

浅谈水泥混凝土路面断板的预防措施
作者：徐江
来源：《中国科技博览》2014年第05期
摘要：混凝土路面断板的原因很多，文章分析了水泥混凝土路面危害及原因。

提出一些预防措施。

关键词：水泥混凝土路面；断板危害；原因；预防措施
【分类号】：U416.2
在水泥混凝土路面修建技术不断提高的同时，也出现了路面开裂、断板、沉陷、错台等一些病害，给养护、修复带来了极大的困难。

尤其是路面断板病害已经成为公路工程的通病之一，必须引起重视，认真分析其原因，积极采取措施加以防治。

1. 水泥混凝土路面断板及其危害
混凝土断板是指水泥混凝土路面在施工养生期或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经发展使整块混凝土板块断裂形成两块或两块以上不规则的现象。

断板是水泥混凝土路面的主要病害之一，特别是施工期间出现的断板，将直接影响到水泥混凝土路面的使用年限。

水泥混凝土路面是一种用水水泥碎石（砾石）和砂按一定比例混合而成的堆积结构物，它在制作和硬化过程中，由于物理化学作用产生拉应力是出现早期裂缝的内因。

同时在制作还要受到气温风力工艺养生等外界环境的影响，这是形成断板的外因。

此外，随着使用年限的增加，车辆荷载的重复作用，路面会沿裂缝处逐渐发展、扩大，最后导致整个板体破坏。

由于裂缝的出现，地表水渗入到基层和土基的机会增加，使路基强度降低，也会加剧对路面的破坏作用。

因此，在施工期消除和减少水泥混凝土路面断板的现象尤为重要，断板率己成为控制水泥混凝土施工质量的主要指标之一。

2.水泥混凝土路面断板的原因分析
2.1路面表面所出现的裂缝
主要原因是荷载应力、温度变化致使混凝土自身收缩产生的应力、以及混凝土面板与基层间强大的摩阻力超过了混凝土面板的抗拉强度而引起的。

2.2早期表面裂缝与早期断板
早期表面裂缝原因是由于混凝土表面早期过快失水干缩而引起的未完全断裂的表面性裂缝，大多发生在混凝土路面摊铺成型初期，裂缝规律不很明显。

早期断板产生的原因较为复杂，主要发生在混凝土路面成型初期，断裂规律比较明显，大多为横向裂缝，一般会贯通板底部。

裂缝和胀、缩缝原因是预留胀缝不合理，填缝材料性能较差或收缩缝和切缝后，雨雪水通过缝隙灌入缝内，造成混凝土板底部冲刷发生病害。

个别地段由于路基填料土质不均匀，湿度大，膨胀土、冻胀、排水设施不良等造成路基稳定性不足，产生沉陷，路面在受荷载时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面破坏。

2.3温度的应力变化
4m*5m混凝土板块在夏天30℃～40℃的气温条件下，地表温度达到60℃左右时，由于板块内温度应力的作用，使其发生四角的翘曲，板块发生盆状变形，四周的板块填缝材料被扰动。

这样的长期高温天气，昼夜温差的变化，板块也在不断发生变化。

在盆状变形状态下重载车通过时发生翘板性跳动，将填缝材料压出，遇雨天进入雨水，会出现混凝土板底部冲刷发生卿浆病害。

2.4在水泥混凝土路面使用期内，受到拉伸和翦切两种作用的影响
嵌缝料的拉伸是指水泥混凝土路面板温度下降引起的板收缩而导致了按缝的张开。

剪切是指汽车行驶经过接缝时，受荷载板与相邻的未受荷载板的竖向位移差导致了接缝的张开。

当路面和填缝材料发生重度损坏，板下垫层长时间受水的冻融侵害和高速重载的作用，形成一种活水冲刷，由于冲刷的反复作用，将混凝土板下灰土从板缝挪出，即出现卿浆，灰土卿浆后在重载车的反复作用下将粒料磨成泥浆逐渐析出，板下出现掏空，掏空到一定面积后混凝土板块出现跳板现象或重载车通过时发生断裂，严重时会影响行车。

3.水泥混凝土路面断板的预防措施
3.1混合料组成配合比的严格控制。

施工中要经常检查骨料的级配和杂质，如发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，就必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。

而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部位形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。

3.2严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。

施工中材料是构成混凝土路面的主体，如果施工中管理不严，使购进材料质量低劣，就会造成混凝土路面面板的弯拉应力达不到设计要求或在使用过程出现更多的病害。

3.3施工中振捣均匀水泥混凝土。

施工中如果水泥混凝土振捣不均匀，将会造成水泥混凝土的密实度不均匀，而密度小的区域内混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。

3.4正确地切缝施工是预防断板的有力措施。

施工中当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。

而如果能够及时准确地切缝，就能引导混凝土面板凝固收缩力在切缝处规则拉断面板，从而避免在其他位置产生断板。

切缝深度约为板厚的1/4，同时切缝的时间也要及时，一定要在产生最大收缩应力之前切缝，才能有效。

昼夜温差小于10℃时，以砼摊铺至施工结束时的日平均气温与延续时间的乘积小于200为限实施切缝，最长时间不超过16h；昼夜温差大于10℃时，采用每隔1～2条提前软切缝的方法预法切开，切缝深度不小于2cm。

然后再补切至设计深度；施工间断处要预先切开，防止因施工间隔时间过长造成的断板。

3.5温差控制措施。

温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。

当气温高时，上部强度的形成比下部要慢。

在这样的情况下，面板强度的形成不同步，容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板，所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工，或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施。

3.6设置胀缝预防断板的措施。

施工中正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，是预防断板的有力措施。

纵坡变化处、平曲线及构造物结合部都是应力变集中的位置，在此处设置胀缝，是减少或释放应力应变的最佳方案。

3.7安装传力杆防止断板。

施工中正确安装传力杆可以防止断板。

传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中心线及路面平行。

如果传力杆安装偏斜，则在传力过程中会将混凝土顶破，从而形成裂缝而断板。

3.8设置滑动层预防断板的措施。

施工中混凝土面板底面与基层顶面间设置滑动层，可减少面板与基层间的摩阻力防止面板被拉断。

当基层表面与混凝土面板底面的摩阻力很大，混凝土面板收缩和膨胀不宜自由滑动时，就使板内的拉应力增加，此时基层的裂缝也极容易反射到混凝土面板上而形成断板。

滑动层设置形式一般有：1）在基层上洒沥青透层油；2）设1厘米厚的砂子（或沥青砂）滑动层；3）用塑料薄膜设置滑动层。

以上方法也可以组合使用。

3.9交通的时间控制及养护。

严格的控制开放交通时间，加强养生和养护。

水泥混凝土路面浇筑完毕后必须达到设计强度后方可开放交通，并对其及时进行养生、洒水、清扫，确保混凝土路面湿润、整洁，防止因缺水养生而产生干缩缝或断板。

4.结束语
针对水泥混凝土路面断板的原因，只要把握好施工中的各个环节，从头抓起，加强管理，采取行之有效的、全面的预防措施，可减少或避免断板，提高质量，延长混凝土路面的使用期限。