混凝土路面裂縫控制處理技術探討

邱永欽

河源高新技術開發區道路工程路面結構設計采用C35混凝土,厚度為22 mm,混凝土路面設計工程量為11萬m2。由于河源地處山區,早晚溫差大,四季分明,夏季氣溫高達38℃,冬季夜間氣溫低至3℃～4℃,風速較快。在這種自然環境下進行混凝土路面施工,混凝土路面極易產生裂縫等質量通病。此外,混凝土路面的工程量大,若由于裂縫產生所造成的質量事故,將會帶來巨大的經濟損失。為此,我結合本工程施工現場的實際情況,對混凝土路面常見的裂縫進行原因分析,并提出相應的裂縫控制處理措施,以指導現場混凝土路面施工。

1 混凝土路面產生裂縫的種類和原因

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫通常發生在新澆筑路面的混凝土表面。當環境的濕度低、溫度高和風的作用下造成混凝土表面水分迅速損失時就會產生塑性收縮裂縫,塑性收縮裂縫一般在混凝土終凝以前或在養護開始以前發生。

新澆筑的混凝土表面水分蒸發速度與溫度、濕度和風速有很大關系,混凝土溫度高、環境濕度低和風速大都會加快混凝土表面水分蒸發速度;當新澆筑的混凝土表面水分蒸發速度大于泌水補給速度時,混凝土表面就會產生收縮,由于受到下層混凝土的約束,在已經變得干稠凝固但又在軟弱的塑性混凝土內產生拉應力,導致混凝土表面生成淺的、伸向各個方向的短裂縫,一般表面裂縫比較寬,長度幾厘米到幾十厘米甚至可以到2 m甚至3 m,最終形成塑性收縮裂縫。

1.2 干縮裂縫

混凝土在約束條件下的干縮是混凝土產生干縮裂縫的一個比較常見的原因,水泥石損失水分引起干縮,它的干縮可高達長度的1%,混凝土集料的內部約束作用也可使干縮值減少約0.05%,相反混凝土浸水時會產生膨脹。

濕度的改變引起體積變化是混凝土的一種性質,如收縮時沒有約束,混凝土不會產生裂縫,在收縮的同時存在約束(通常這種約束是由結構的另一部分和底層產生的)會引起拉應力,拉應力超過抗拉強度時混凝土將產生裂縫,裂縫能夠在比開裂應力小得多的應力作用下擴展延伸,最終形成干縮裂縫。

2 影響混凝土路面開裂的因素

2.1 澆筑

混凝土的澆筑條件和澆筑速度能通過下述因素如泌水、模板內的離析、溫度、模板變形和地基的不均勻沉陷等對混凝土的開裂產生影響。

2.2 養護

養護濕度是一個很重要的條件,如果新澆筑的混凝土在澆筑后迅速干燥,混凝土表面達到一定程度的硬化,但徐變又不能緩解塑性收縮引起的體積變化,混凝土又沒有足夠的強度抵抗拉應力,其就會產生塑性收縮裂縫。養護時間長會影響干縮,但影響很小,然而由于能提高混凝土強度因而能增加抗裂的效果。

2.3 溫度

在最初幾個小時當混凝土變成固體時確定了混凝土的基長,隨后冷卻時從這個長度產生收縮,這就是溫度對混凝土開裂的主要影響,這種影響在晝夜溫差大時大體積混凝土工程中特別重要。

2.4 暴露

暴露的氣候條件對混凝土開裂有很大的影響。很大的溫度梯度和很大的濕度梯度都會在混凝土表面和內部或背面之間產生很大的內部約束,導致混凝土路面產生裂縫。

3 混凝土路面裂縫的防止與控制

3.1 材料質量控制

1)水泥：進場應有產品合格證及化驗單,不合格的水泥產品堅決杜絕進場。水泥進場后,應堆放整齊,不同標號水泥應分別堆放并標識,不得混合堆放。在運輸及保管過程中,應注意防水、防潮,超過保質期(一般為3個月)或受潮水泥,必須經過試驗決定其是否可用或降低標準使用,結塊水泥不得使用。2)砂：應采用符合規定級配、細度模數在2.5以上的中粗砂,且要求堅韌耐磨、表面粗糙有棱角、清潔、有害雜質含量低;當無法取得粗、中砂時,經配合比試驗可行,亦可采用泥土雜質含量小于3%的細砂,注意合理選用砂率。3)碎石：應選用質地堅硬、耐久、潔凈、級配符合規范要求,最大粒徑不超過40 mm;碎石的粒形以接近正立方體為佳,不宜含有較多針狀顆粒和片狀顆粒。4)外加劑：在必要情況下選用外加劑如減水劑、流化劑等,均能提高新拌混凝土的工作性,提高強度及耐久性。5)水：潔凈、無雜質,飲用水可直接使用。

3.2 施工前準備控制

1)進行原材料試驗和混凝土配合比設計,應用能滿足和易性要求的最小用水量,不要用過大的坍落度。

2)混凝土攤鋪前,基層表面應灑水潤濕,以免混凝土底部水分被干燥基層吸去。灑水量要根據基層材料、空氣溫度、濕度、風速等諸多因素來確定灑水量,即保證攤鋪混凝土前基層濕潤,而且盡可能灑布均勻,尤其在基層不平整之處禁止有存水現象。

3.3 施工過程工藝控制

1)由于塑性收縮裂縫是混凝土處于塑性狀態時由于差異的體積收縮所產生的,減少混凝土表面和其他部位混凝土的相對體積變化是有效的措施。可以采取措施減少因干燥的風帶來的水分的迅速損失,例如噴霧濕潤混凝土表面的空氣,盡早拉毛并立即用塑料薄膜覆蓋對混凝土進行養護,可以防止和控制塑性收縮裂縫的產生。2)采用二次收面的方法消除混凝土早期的沉淀收縮,等混凝土沉淀收縮完畢才開始混凝土板等的最終抹面。當蒸發速度大于1 kg/(m2?h)時,必須采取措施減少蒸發,抹面拉毛后立即覆蓋并保持濕潤,以避免產生塑性收縮裂縫。新澆混凝土如出現塑性裂紋或裂縫,必須及時在混凝土終飾抹面過程中加以消除。盡早開始養護,即在混凝土表面水膜消失以前開始養護,防止風吹日曬,養護中斷時,應防止迅速干燥或過渡干燥。3)干縮裂縫可以通過正確地布置收縮縫和及時的養護、切割縮縫加以控制。

3.4 季節性施工控制

1)夏季施工。夏季施工時為防止水分過早的蒸發,一般應采取以下措施：根據運距、氣溫、日照的大小決定,一般在30℃氣溫下,要保持氣溫20℃的坍落度,要增加單位用水量4 kg～7 kg。攤鋪、振搗、收水抹面與養護各道工序應銜接緊湊,盡可能縮短施工時間。在已攤鋪好的路面上,應盡量搭設涼棚,避免表面烈日暴曬。在收水抹面時,因表面過分干燥而無法操作的情況下允許灑少量水于表面進行收水抹面。2)冬季施工。混凝土強度的增長主要依靠水泥的水化作用,溫度高,水化作用迅速完成,強度增長快;溫度低,水化作用慢,強度增長慢,并且嚴重受凍的混凝土可以形成一堆互相作用的混合物。因此,盡可能在氣溫高于5℃時進行施工,并且摻加早強劑。氣溫低于5℃非施工不可時,可采用高標號快凝水泥或加熱水;或在混凝土表面覆蓋蓄熱保溫材料等措施。用擋風板來減小風速或者遮蓋混凝土表面防止水分蒸發過快、減小表面和內部的溫差等都是冬季路面控制塑性收縮裂縫的有效措施。

4 結語

通過對混凝土兩種主要類型裂縫原因的分析,并對其采取了相應的技術措施,使得混凝土路面裂縫得到了有效控制,其施工質量得到了很大的提高。混凝土路面經現場驗收,施工質量符合設計及規范要求。

[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社,1997.

[2]蔣元駒,韓素芳.混凝土工程病害與修補加固[M].北京：海洋出版社,1996.

[3]楊崇永,莫 魯,張 忠.混凝土結構工程[M].北京：中國建筑出版社,1993.

[4]公路施工手冊(路面)[M].北京：人民交通出版社,1986.

[5]牛秀美,吝 帥.淺談混凝土裂縫的成因及預防[J].山西建筑,2008,34(24)：165-166.