張桐瑞 李龍飛 劉繼遠(yuǎn) 夏冬

摘?要：季凍區(qū)氣候嚴(yán)峻多變的特點(diǎn)給混凝土路面的施工、使用、維護(hù)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有混凝土路面極易因凍融、凍脹問(wèn)題而產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響正常使用，危害車(chē)輛的行駛安全。本文從裂縫的類型入手，簡(jiǎn)要的總結(jié)了混凝土路面裂縫的不同類型并圍繞裂縫的主要產(chǎn)生原因開(kāi)展了相關(guān)分析，提出了一些解決方案，可為今后從事季凍區(qū)混凝土路面裂縫的研究人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：季凍區(qū);混凝土裂縫;產(chǎn)生原因

現(xiàn)有的普通混凝土路面通常以水泥混凝土板作為面層，下設(shè)基層、墊層，由于具有施工簡(jiǎn)單、取材方便、造價(jià)低廉、抗壓性能好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，被人們廣泛使用在城市道路、高速公路及機(jī)場(chǎng)跑道中。但由于混凝土本身抗拉能力差、容易出現(xiàn)開(kāi)裂，在受到外界環(huán)境、氣候、施工條件等因素的影響時(shí)，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的破壞使路面出現(xiàn)裂縫及不均勻沉降等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了路面的正常使用，而季凍區(qū)特殊的氣溫條件，也給混凝土的使用帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，因此對(duì)于季凍地區(qū)混凝土路面的開(kāi)裂問(wèn)題的研究十分重要。

1 季凍區(qū)混凝土路面的裂縫類型

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫大部分出現(xiàn)在季凍地區(qū)，寬度在0.5mm左右。溫度裂縫分為三種情況：由于施工過(guò)程中的溫度變化引起的溫差裂縫、高溫引起的膨脹裂縫以及低溫引起的冷縮裂縫。

溫差裂縫主要發(fā)生在施工過(guò)程中，當(dāng)水泥硬化時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，熱量聚集在混凝土內(nèi)部，不易蒸發(fā)。而突發(fā)的降溫會(huì)降低混凝土的表面溫度，使內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，內(nèi)部受熱則會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，而表面遇冷則會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，內(nèi)外產(chǎn)生的應(yīng)力相互作用產(chǎn)生裂縫。膨脹、冷縮裂縫分別發(fā)生在夏季和冬季，氣溫的升高與降低，會(huì)導(dǎo)致地表溫度的變化，根據(jù)熱脹冷縮的原理，也會(huì)在混凝土表面形成裂縫。

1.2 沉陷裂縫

在施工過(guò)程中，材料級(jí)配不合理，壓實(shí)度不足，再加上路面使用年限的增加和過(guò)量的荷載，基層的頂面很容易松散。長(zhǎng)期使用，路基剛度、強(qiáng)度下降，承載力嚴(yán)重不足，路基產(chǎn)生上下分離的斷層，極易出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而產(chǎn)生沉降裂縫[1]。

1.3 干縮裂縫

混凝土在凝結(jié)硬化的過(guò)程中會(huì)發(fā)生干縮效應(yīng)，主要由于其內(nèi)部水分蒸發(fā)導(dǎo)致的體積減小的變化。這種干縮效應(yīng)往往發(fā)生在外表面，內(nèi)部的變化并不明顯。因此，由于內(nèi)外的變化不協(xié)調(diào)而致使混凝土路面開(kāi)裂，產(chǎn)生干縮裂縫[2]。

1.4 化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)的裂縫

在季凍地區(qū)，為盡快清潔路面積雪，加快融雪速率，通常會(huì)使用融雪劑，但其中富含的氯離子會(huì)滲入到混凝土路面的表層之中，嚴(yán)重腐蝕路面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)室外溫度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，孔隙中殘留的鹽溶液達(dá)到飽和會(huì)開(kāi)始結(jié)晶，產(chǎn)生“鹽凍”現(xiàn)象，混凝土體積在受到內(nèi)部應(yīng)力的作用下逐漸膨脹，產(chǎn)生裂縫。

2 裂縫成因分析

2.1 原材料

材料的質(zhì)量決定混凝土路面能否高效使用，在實(shí)際的施工過(guò)程中，應(yīng)特別注意道路用途、使用年限、外界氣候條件等因素對(duì)于材料的限制，避免使用不適合的原料，達(dá)不到理想的效果。

例如：粗細(xì)骨料的泥塊含量和含泥量需要遵循施工所需的集料標(biāo)準(zhǔn);水泥需要確保其具備安定性合格、具有不太大的水化熱、較高的彎拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，而且季凍區(qū)的氣溫變化也會(huì)影響水泥的水化過(guò)程;外加劑的加入有效緩解由于水泥混凝土拌合物水灰比小而產(chǎn)生的問(wèn)題，在選擇時(shí)應(yīng)該考慮對(duì)于混凝土路面抗凍性的需求。合理使用減水劑不僅使季凍區(qū)的水泥混凝土具有良好的抗凍性、抗泌水離析性能，還可以顯著降低用水量[3]。若水泥和骨料選擇不當(dāng)或者級(jí)配不合理，混凝土的強(qiáng)度和耐久性將會(huì)降低，路面產(chǎn)生裂縫[4]。

2.2 施工質(zhì)量

工程的施工質(zhì)量如果達(dá)不到要求，也會(huì)增加裂縫的數(shù)量。當(dāng)季凍區(qū)氣溫較低時(shí)，往往水泥混凝土拌合物的溫度達(dá)不到所需要的標(biāo)準(zhǔn)，混凝土達(dá)不到預(yù)期的效果。施工過(guò)程中混凝土路面若出現(xiàn)了裂縫絕不是由于單一因素引發(fā)的，往往是材料問(wèn)題、施工方案的設(shè)計(jì)問(wèn)題、養(yǎng)護(hù)問(wèn)題、荷載問(wèn)題等關(guān)鍵因素綜合導(dǎo)致的混凝土路面的開(kāi)裂現(xiàn)象[5]。

在施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：如拌和用水量即混凝土的水灰比、天氣及氣溫情況、砂石含水率，并且，施工人員也應(yīng)當(dāng)注意施工質(zhì)量問(wèn)題，振搗不均勻、混凝土含泥量過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致混凝土路面開(kāi)裂的情況。

2.3 后期養(yǎng)護(hù)

后期對(duì)于使用中的路面進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)也是至關(guān)重要的，需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的氣候特點(diǎn)制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，當(dāng)路面產(chǎn)生小范圍的裂縫或者沉降問(wèn)題時(shí)，如果及時(shí)修復(fù)，可以避免裂縫擴(kuò)散，引發(fā)大面積的破損。定期對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可有效增加路面的使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，受到低溫以及溫差變化等復(fù)雜氣候的影響，會(huì)引發(fā)一系列不利于混凝土路面的破壞，如凍融、凍脹、鹽凍以及路基不均勻沉降等，這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致混凝土路面出現(xiàn)裂縫，使用壽命減少，不利于車(chē)輛的正常通行，由此凸顯了對(duì)于季凍區(qū)混凝土路面選材、施工、前期預(yù)防和后期養(yǎng)護(hù)的重要性。

參考文獻(xiàn)：

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[4]王治，王晉斌，關(guān)敏杰，尹蕊，胡浩然.混凝土或?yàn)r青路面常見(jiàn)裂縫危害及防治措施[J].城市道橋與防洪，2018（11）：64-68+72+11.

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