水泥混凝土路面早期裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防控制

　　一、裂縫產(chǎn)生的原因分析

　　1、溫度變化引起裂縫。

　　由于混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，混凝土硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，而混凝土又是熱的不良導(dǎo)體、散熱緩慢，混凝土內(nèi)部的溫度較外部高，有時溫差可達(dá)50℃～70℃，這將使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而外部混凝土隨氣溫降低冷卻收縮，尤其是受到氣溫、濕度及風(fēng)等突變影響收縮更大。此時，內(nèi)部混凝土膨脹與外部收縮相互制約，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部混凝土所受的拉應(yīng)力超過混凝土當(dāng)時的極限抗拉強度時，將產(chǎn)生裂縫。

　　工程中因為溫度變化引起的裂縫比較普遍。例如在筆者監(jiān)理的南大線工程中，在KO+270～KO+370第二幅路面澆搗過程中，因施工單位割縫不夠及時，加之當(dāng)晚氣溫驟降，現(xiàn)場量測的路面晝夜溫差達(dá)到32℃，結(jié)果在KO+320左右處產(chǎn)生了一條橫向不規(guī)則貫穿裂縫。

　　2、混凝土干縮導(dǎo)致裂縫

　　干縮是指混凝土凝結(jié)以后出現(xiàn)體積減縮的現(xiàn)象，這種收縮是長期持久的，這主要是由于置于未飽和空氣中的混凝土因水分的散失引起的，而混凝土干燥時的體積變化并不等于散失出去水的體積。混凝土在干燥的空氣中硬化，由于水分的逐漸蒸發(fā)，體積逐漸干縮，而這種干縮往往是表面較大，內(nèi)部較小，所以常在表面產(chǎn)生許多微細(xì)的裂縫。

　　影響混凝土干燥收縮的主要因素有集料和濕差。集料的影響大小取決于集料在混凝土中的含量，如果當(dāng)混凝土的強度一定，和易性低的拌合物含有的集料比和易性高的多一些時，和易性低的混凝土的干燥收縮就小，除了混凝土內(nèi)部集料影響外，混凝土本身在濕差作用下也產(chǎn)生收縮。這時由于混凝土水份的逸失發(fā)生在表面層上，與混凝土內(nèi)部的濕度形成濕差，當(dāng)干燥以不對稱方式發(fā)生時，則可能引起翹曲，而使混凝土路面板斷裂，出現(xiàn)裂縫。

　　3、混凝土中的膠凝材料水泥自身水化引起收縮裂縫。

　　它是一種化學(xué)反應(yīng)收縮，水化生成物體積變小，形成相對收縮，引起裂縫的產(chǎn)生，但這種收縮隨混凝土齡期增長而增加，40d后漸趨穩(wěn)定，它的影響相對較小。

　　4、施工原因引起的裂縫

　　1）面層施工工藝不當(dāng)

　�。�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(dǎo)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(xì)顆粒及水留在上層，強度不均勻，表面收縮裂縫增加。

　�。�2）混凝土澆筑間斷。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筑作業(yè)中斷，再澆筑時未按施工縫處理。新舊混凝土由于結(jié)合不良和收縮不一致形成一條不規(guī)則的接縫。

　�。�3）養(yǎng)生不及時或養(yǎng)護方法不當(dāng)。尤其是氣溫高、濕度小，風(fēng)速大的不利條件下，就會使混凝土表面水分蒸發(fā)太快，從而形成干縮裂縫。

　　（4）切縫不及時。由于機具故障或操作人員切縫時間掌握不準(zhǔn)確或切縫深度不足，造成混凝土內(nèi)應(yīng)力集中，在混凝土板的薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫。

　�。�5）傳力桿安裝不當(dāng)。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，形成裂縫損壞。

　　2）基層施工原因

　�。�1）基層標(biāo)高失控，造成路面厚度不致，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(yīng)力而開裂。

　�。�2）基層不平整會大大增加其與混凝土界面的摩阻力，易在較薄弱路面開裂。

　�。�3）基層干燥，這會吸收混凝土伴合物中的水分，使底部混凝土失水，強度降低，導(dǎo)致開裂。

　�。�4）而在一些容易發(fā)生路基不均勻沉降的部位，如填挖相交斷面處，新老路基交接處，軟弱地基，橋涵附近壓實機械難以施工部位等，也會因路基不均勻沉降而導(dǎo)致混凝土路面開裂。

　　工程中混凝土路面出現(xiàn)早期裂縫，不僅破壞了混凝土板的整體性，降低了強度，而且難以恢復(fù)，影響混凝土路面的耐久性。因此，預(yù)防控制早期裂縫的產(chǎn)生在施工過程中十分必要。

　　二、預(yù)防控制水泥混凝土路面早期裂縫的措施。

　　盡管混凝土早期易產(chǎn)生裂縫，但只要在設(shè)計、施工、監(jiān)理、選材等每一個環(huán)節(jié)加以預(yù)防，實際施工中加以嚴(yán)格控制，是可以解決的。

　　1、嚴(yán)格控制縮縫間距，設(shè)計采用合適的縮縫構(gòu)造形式。

　　工程設(shè)計中，通常采用混凝土的線收縮為1.5×10-4～2×10-4，很明顯，混凝土的收縮應(yīng)力隨著板長的增加而增大，因此，盡可能采用短板，其長度以4m～5m為宜，其縮縫一般采用鋸切槽口的假縫形式，槽口寬度3mm～5mm，槽口深度1/4～1/5板厚即可。

　　2、正確選配混凝土組成材料

　　混凝土路面材料的品種、規(guī)格、質(zhì)量、用量等都對早期裂縫有直接影響，因此正確選配混凝土組成材料對防止早期裂縫十分重要。

　�。�1）合理選用水化熱低、干縮性小的水泥，可防止早期裂縫。施工中，不得使用高溫水泥一般選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。而道路硅酸鹽水泥的特點是強度高、收縮性小。冬季不宜使用礦渣水泥。為了確保工程質(zhì)量，建議把住兩個關(guān)口：①采購關(guān)，采購員必須熟悉和掌握水泥技術(shù)性能，對照標(biāo)準(zhǔn)檢查每批貨的出廠質(zhì)量化驗單，不符合要求不發(fā)貨；②把住檢驗關(guān)，水泥進入工地要分批進行抽查檢驗，不符合規(guī)定不得適用。

　　（2）材料級配，水灰比、用水量對防止早期裂縫起重要作用。首先要嚴(yán)格按設(shè)計施工配合比施工。混凝土混合料的配合比設(shè)計要通過試驗，擬設(shè)計配合比，試拌調(diào)整配合比后，還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場澆筑條件、集料供應(yīng)情況（干濕程度）、攤鋪機具和氣候條件隨時進行調(diào)整，按調(diào)整好后配合比施工；其次是盡可能減少單位用水量和單位水泥用量，這可以通過摻入優(yōu)質(zhì)減水劑和加氣劑以及良好的級配集料來實現(xiàn)；此外盡可能采用碎石和粗砂及自來水，使用雜質(zhì)含量低的集料。

　　3、注意控制施工溫度

　　混凝土澆筑溫度一般應(yīng)低于30℃為宜，夏季施工時不超過35℃，并采用人工降溫措施，一般選在早晚施工效果較好，注意保持基層頂面在澆筑前充分濕潤；對干燥的骨料充分灑水，或在砂石料堆場搭棚遮陽，降低溫度或采用冰水進行攪拌。在施工中還要經(jīng)常注意天氣變化情況，如遇溫度急驟變化和大風(fēng)突然來臨應(yīng)提前養(yǎng)生，高溫修整抹面后應(yīng)早覆蓋，避免日照，保持表面濕度，減少表面蒸發(fā)。

　　4、采用必要的施工方法和工藝

　�。�1）基層施工必須按照規(guī)范施工，嚴(yán)格控制質(zhì)量。

　　首先應(yīng)嚴(yán)格控制好基層標(biāo)高以及平整度。對于路基，其壓實質(zhì)量要求達(dá)到規(guī)定的壓實度值和彎沉值，并充分考慮地下水對路基穩(wěn)定的影響，做好完善的排水設(shè)施；對于路面基層，水泥混凝土路面對其不要求有很高的強度，但要求基層強度要有良好的均勻性和穩(wěn)定性，這要求基層盡可能采用水泥穩(wěn)定基層，并嚴(yán)格控制細(xì)料，以加強基層的水穩(wěn)性。同時建立驗槽制度，確保基層厚度均勻一致，保證強度均勻，而基層拌料則要確保拌和均勻，配料準(zhǔn)確，最后還要保證基層的壓實度。

　�。�2）設(shè)置壓縫最好每隔4～5m（一塊板長）設(shè)置一道，其方法是先將“▽”型刀口的鐵制壓板用振動梁壓入，隨后提出用備好的木制三夾板嵌入，并在兩側(cè)模板上做上嵌條的記號，然后進行表面修整，收光抹平，待初凝硬化后，可用切縫機沿記號鋸開。這種方法其優(yōu)點是引導(dǎo)混凝土早期裂縫沿木制夾板裂開，便于切割、節(jié)約經(jīng)費，可保證槽口邊緣無損傷。

　�。�3）混凝土在澆筑過程中，用人工攤鋪時，要特別注意不要拋擲或耙耬，應(yīng)該用鍬反扣，從而防止混凝土拌合物的離析。同時還應(yīng)注意要均勻攤鋪，不要使工作面參差不齊，影響振搗。振搗是使混凝土密實的重要手段，必須均勻有序的進行，不能雜亂無章地隨意振搗，出現(xiàn)過振或漏振，造成混凝土強度不均勻。一般情況下，混凝土的振搗應(yīng)先從靠邊角的地方用插入式振搗器有順序的插搗，靠近模板，尤其要注意充分插搗密實，然后再用平板振搗器縱橫交錯地全面振搗，最后用振動梁振搗拖平。

　�。�4）摻入緩凝劑，如檸檬酸等。它可延緩混凝土初凝時間，延長放熱時間，避免熱量過于集中釋放，造成體積膨脹明顯，產(chǎn)生較大的應(yīng)力作用，從而達(dá)到減少裂縫的目的。

　　當(dāng)然，在實際中每個工程都各有特點，各不相同，工程類型不同，所在的環(huán)境、地質(zhì)條件、施工條件千差萬別，還有原材料供應(yīng)質(zhì)量的地區(qū)差別，施工季節(jié)，氣候不同等因素的影響，所以在實踐中一定要靈活地掌握，加以區(qū)別，有針對性地采取相應(yīng)措施。只要我們在思想上重視，技術(shù)上施工中加強防范措施，對混凝土路面早期裂縫的問題是可以取得良好效果的。