水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

姚振強(qiáng)

(天水孚嘉交通工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，甘肅 天水 741000)

在中國的道路路面中，水泥混凝土是一種重要的建筑形式。優(yōu)點(diǎn)和重要特性是高剛性，高承載能力和良好的耐久性。在中國，主要應(yīng)用范圍是國道和地方道路，并且占整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的很大一部分。由于裂縫問題一直是困擾水泥混凝土攤鋪機(jī)的關(guān)鍵和難點(diǎn)，因此，現(xiàn)階段水泥混凝土攤鋪機(jī)面臨的主要問題是如何使用科學(xué)的方法來盡量減少裂縫，從根本上改善路面質(zhì)量。

1 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的內(nèi)在原因

1.1 沉降裂縫

塑性狀態(tài)可以說是混凝土的最原始狀態(tài)，并且混凝土在硬化之前也表現(xiàn)出可塑性，水泥和骨料是混凝土的重要組成部分。在不同密度的影響下，膠凝混凝土?xí)幸欢ǖ淖匀怀两?，?nèi)部的水會(huì)逐漸滲入并最終導(dǎo)致沉降收縮和開裂，水泥和骨料在澆筑混凝土后不可避免地下沉。水泥混凝土下沉階段主要在受到路面鋼筋和其他提前進(jìn)行預(yù)先埋置構(gòu)件的阻礙和模板的位移時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生因?yàn)槌两刀l(fā)生裂縫。

1.2 塑性收縮(干縮)裂縫

固化過程是在澆筑水泥混凝土后必須通過的步驟，并且由于在空氣蒸發(fā)過程中水分的蒸發(fā)，凝膠逐漸收縮。拉伸應(yīng)力是在混凝土幾何體積逐漸收縮過程中產(chǎn)生的力。在正常情況下，混凝土的抗拉強(qiáng)度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過抗拉應(yīng)力，而當(dāng)這種平衡被破壞時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)裂縫，不規(guī)則龜紋狀或放射狀裂縫是混凝土裂縫的主要特征。

1.3 由于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫

熱膨脹和收縮是混凝土的固有特性，水泥和水反應(yīng)本質(zhì)上是伴隨熱量釋放的化學(xué)反應(yīng)?；炷凉袒^程也是水泥釋放大量熱量并且由于這種作用內(nèi)部溫度持續(xù)升高的過程，在這種情況下，混凝土?xí)l(fā)生體積膨脹。相關(guān)實(shí)踐和研究表明，當(dāng)溫度在正常范圍內(nèi)時(shí)，溫度每升高1℃，混凝土體積就會(huì)增加0.01mm/m。特別是對(duì)于大面積混凝土，溫度變化具有破壞作用。

2 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的外在原因

2.1 由基層引起的裂縫

在此階段，水泥混凝土主要使用水泥碎石(礫石)穩(wěn)定層作為結(jié)構(gòu)形式來穩(wěn)定基礎(chǔ)，并且在基礎(chǔ)建設(shè)完成后，由于各種客觀因素的影響，自然會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力等破壞。表面層直接被基礎(chǔ)層中的裂縫反射，為了有效地防止表面層現(xiàn)象，必須及時(shí)處理裂縫。

2.2 施工不當(dāng)引起的裂縫

2.2.1 計(jì)量錯(cuò)誤

加水過程中有時(shí)候不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，僅僅是用平常施工經(jīng)驗(yàn)去計(jì)量。由于混凝土的強(qiáng)度直接受到水灰比的影響，因此，為了確保水灰比，避免混凝土強(qiáng)度等級(jí)的差異，因此可以在一定程度上使過早開裂的可能性最小化。

2.2.2 運(yùn)輸?shù)挠绊?/p>

具體的骨料和水泥漿“分離”主要發(fā)生在運(yùn)輸過程中，距離和時(shí)間是直接因素。在發(fā)生“分離”現(xiàn)象之后，混凝土的可加工性受到嚴(yán)重影響，并且不能進(jìn)行振動(dòng)工作。最終將增加混凝土開裂的機(jī)會(huì)。

2.2.3 混凝土硬化問題

水的蒸發(fā)是混凝土中不可避免的問題。在混凝土固化過程中，會(huì)出現(xiàn)混凝土的收縮和過早開裂。水分蒸發(fā)過大的混凝土很容易導(dǎo)致出現(xiàn)在初始裂紋范圍內(nèi)的裂紋。

2.2.4 切縫不及時(shí)

道路裂縫的原因很多，切割時(shí)間難控制是主要原因，切縫時(shí)間管理有問題就可以直接導(dǎo)致混凝土裂縫。為真正防止施工裂縫的發(fā)生，有關(guān)施工人員必須嚴(yán)格遵守技術(shù)操作規(guī)程。

3 防裂措施

裂縫產(chǎn)生的原因有設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)方面，但主要原因是施工。結(jié)合從現(xiàn)場(chǎng)施工中獲得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，可以在施工過程中采取以下預(yù)防措施。

3.1 原材料受到嚴(yán)格管理

正確選擇原材料和合理的混凝土混合比對(duì)防止混凝土攤鋪非常有效。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：第一，原料中過多的含泥量會(huì)降低骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度，并降低混凝土的強(qiáng)度。骨料過多的含泥量對(duì)于裂縫控制非常不利，因此嚴(yán)格控制混凝土原料的含泥量，特別是細(xì)骨料和粗骨料的泥漿含量。第二，如果滿足混合比設(shè)計(jì)要求，請(qǐng)使用32.5/42.5級(jí)礦渣和普通硅酸鹽水泥來降低水化熱，并謹(jǐn)慎選擇水化熱高的硅酸鹽水泥。第三，作為替代水泥的混合物，建議增加粉煤灰或礦渣粉的量，減少水泥的量，減少水化熱，并降低經(jīng)濟(jì)成本。第四，混凝土的強(qiáng)度主要來自粗骨料，而粗骨料限制了混凝土的膨脹和收縮。粗骨料應(yīng)進(jìn)行連續(xù)分類，必須進(jìn)行篩分，并根據(jù)更嚴(yán)格的堆積密度理論進(jìn)行配量。第五，最好使用具有減少水分和增加抗壓強(qiáng)度作用的道路混凝土外加劑，這樣可以顯著減少水泥用量并提高混凝土的抗裂性。第六，混凝土的配合比必須根據(jù)氣候條件單獨(dú)配制。只有通過實(shí)驗(yàn)混合測(cè)試后，才能在建筑中使用。固化和混合時(shí)，必須準(zhǔn)確測(cè)量原材料，并徹底均勻地混合。

3.2 施工過程的標(biāo)準(zhǔn)化

第一，在澆筑混凝土之前，必須先用水澆濕基層，讓基層充分的濕潤(rùn)，防止基層吸收混凝土中的水分，導(dǎo)致混凝土水分流失。嚴(yán)禁將混凝土倒入干基層。否則，塑性收縮破裂的可能性增加。第二，混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，不能隨意加水，如果影響可施工性，可以進(jìn)行二次攪拌，并嚴(yán)格禁止使用干水泥來平整道路。第三，確?；炷聊０暹B接牢固，避免因模板接縫不密實(shí)導(dǎo)致水泥漿外流并影響混凝土的配合比。第四，合理組織準(zhǔn)備混凝土的運(yùn)輸和施工。確保連續(xù)運(yùn)行并最大程度地減少施工縫。施工縫設(shè)置應(yīng)位于伸縮縫處。第五，嚴(yán)格控制切割時(shí)間和切割深度，切割方法(硬切割、硬軟切割、軟切割)根據(jù)晝夜溫差確定。如果溫度差小于10℃，則最長(zhǎng)時(shí)間不應(yīng)超過24h。另外，必須嚴(yán)格控制水泥與骨料和水的比例。應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土配合比，并采用良好的水灰比，并根據(jù)所需的混凝土性能(例如足夠的強(qiáng)度和良好的耐磨性)設(shè)計(jì)混凝土。另外，在混合混凝土?xí)r，必須盡可能地降低混凝土的水分含量，以避免開裂后路面的長(zhǎng)時(shí)間使用。

3.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

首先，混凝土終凝后逐漸慢慢固化。固化必須至少為混凝土抗壓強(qiáng)度的80%，通常為14～21d，在開始的7d內(nèi)要特別注意對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作；其次，在正常情況下，使用覆蓋和噴涂的薄膜、土工布、麻袋和草袋進(jìn)行灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)。晝夜溫差大于10℃或日平均溫度小于5℃的混凝土面板必須進(jìn)行保溫和養(yǎng)護(hù)；最后，混凝土只有在達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓抗折強(qiáng)度40%以后，才能通過行人。只有達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓抗折強(qiáng)度100%并密封并填充接縫后，才可以開放交通車輛通行。

4 結(jié) 語

中國混凝土開裂專家王鐵萌教授說：“混凝土開裂是不可避免的，但破壞程度是可以控制的。”這顯示了混凝土特殊材料中裂紋的必然性和正常性，但是如果能夠找到裂紋的根本原因并提醒人們有所關(guān)注，則可以肯定地減少混凝土路面開裂現(xiàn)象并積極加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的控制。