混凝土路面裂縫產生的原因分析與防治

摘要：本文結合工程實例對混凝土路面裂縫的原因進行分析，并提出防治措施。

關鍵詞：混凝土路面；裂縫；原因；防治措施

前言：中浩糧油食品現代物流中心工程位于綏中縣西甸子鎮，場區內混凝土道路約為13000㎡，（工程做法:原土碾壓，壓實系數0.93，350mm厚基砂墊層，上做20mm厚中砂找平，220厚混凝土面層），在2008年4月份開始施工至2008年6月份完工。由于本工程混凝土道路面積比較大，較容易產生裂縫，所以在施工初期就制定了一系列的施工方案，預防混凝土路面裂縫的產生。但是在施工初期還是出現了幾道裂縫（全是橫向裂縫），經過分析得出以下結論：

1混凝土路面產生裂縫的原因：

1.1裂縫形成的內因

水泥混凝土堆聚結構的分層現象。水泥混凝土在澆搗過程中，都會發生不同程度的分層現象，由于混凝土形成堆聚結構的過程中具有分層性，這種分層性使混凝土從表層到內層其強度越來越強，表層的抗拉能力最弱，這便是混凝土產生裂縫的主要原因。

水泥的水化反應。在拌和、振搗、凝結、硬化的過程中，水泥與水自始至終存在著水化反應，試驗表明在水化反應過程中混凝土有2次升溫與降溫過程，混凝土的體積也有2次脹、縮形變。如果混凝土體不受任何約束，這種脹縮變形就可以自由進行。

然而，事實上混凝土體在脹縮變形中，要受到其內部集料及外部邊界的約束，這就使混凝土自由脹縮變形受阻，其內部必然要產生相應的拉壓應力，且具有反復性。加之混凝土的導熱性能差，使表面與內部的脹縮變形也不能同步進行，這樣相互制約的約束也會產生拉壓內應力。

水泥混凝土的干縮作用。水在水泥混凝土中，大約只有水泥重量的15%～20%。水是水化反應所必須的，其余大部分蒸發掉，使混凝土產生干縮變形。而其收縮量是不容低估的，根據有關資料介紹，由水泥混凝土中的水泥漿形成水泥石，在水泥石中只要產生3%的體積變形，就足以使水泥石和集料界面上產生的拉應力達13 MPa。在混凝土凝結硬化期間，其內部的抗拉強度很小，由于冷縮和干縮產生的拉應力遠遠大于此時的抗拉強度，因而導致了混凝土內部及表面產生裂縫。

1.2裂縫形成的外因

切縫工藝的影響。從理論上講，只要在水泥混凝土塊硬化收縮之前進行切縫工藝，就可以克服早期裂縫的產生。但切縫工藝要求混凝土達到一定強度(約5～10MPa)方可進行，否則縫口將是不規則毛邊，在這段時間內，由于化學收縮、干濕變形與溫度變形的變形量最顯著，而混凝土的強度低，容易產生早期裂縫。以前混凝土路面都是短脹縫距，先造成了有效的薄弱斷面，使收縮裂縫只能在縮縫處發生。現在普遍采用的長脹縫和切縫施工工藝，給施工操作帶來了較大的便利，加快了施工進度，但較容易產生裂縫。

混凝土配合比不均或拌和時間不足。施工中如果不能嚴格控制配合比，特別水灰比，也是釀成早期裂縫出現的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影響混凝土的強度，也與干縮裂縫有關。水多，混凝土的干縮性就大;水泥量多，則塑性變形就大。骨料含泥量大，骨料表面形成泥漿薄膜的顆粒就多，骨料與水泥間的膠結力就會降低，混凝土內部的薄弱部位就增多。配料不準或攪拌時間不足，生產出的混凝土強度變化就不均勻，強度弱區應力就容易集中，促使混凝土產生早期裂縫。

施工組織不正常。在混凝土澆筑過程中，因停電、機械故障、就餐停拌等因素，使已澆筑的混凝土的接薦面出現初凝，再澆筑時，先澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土間就會出現人為的薄弱面，形成不規則的接縫。另外，不及時拆除邊模，使兩側模板約束板體的自由收縮，也可能產生早期裂縫。

混凝土養生不當。水泥混凝土的養生是保證混凝土質量的重要工序之一，養生的目的是為混凝土的硬化在最佳溫度與濕度下完成，使混凝土的強度得以順利增長。養生不足，混凝土將被“燒灼”。養生不當混凝土表面水分蒸發過快，形成干縮裂縫。

2根據以上質量通病，經過認真分析、研究，提出了如下預防措施：

2．1設置合理的道路接縫做法

縱向施工縫拉桿為Φ14螺紋鋼筋，長度700mm，間距900mm，縱向施工縫與路中心線平行。

橫向施工縫位置盡可能選在縮縫或脹縫處。設在縮縫處的施工縫，采用加傳力桿的平縫形式，設在脹縫處的施工縫，其構造與脹縫相同。同時在管道上部加脹縫，況且脹縫間距不大于60米。

橫向縮縫可等間距或變間距布置，采用假縫形式。間距由原來的6米改為4米。

在道路相交處設置橫向脹縫。傳力桿為Φ25光面鋼筋，長度400mm，間距300mm，最外側傳力桿距縱縫或自由邊的距離為150-200mm。彎道加寬段起終點斷面處的橫向接縫，應采用脹縫形式。彎道加寬部分應不出現錯縫和銳角板。

兩條道路正交，各條道路的直道部分均保持本身縱縫的連貫，而相交路段內各條道路的橫縫位置應按相對道路的縱縫間距作相應變動，保證兩條道路的縱橫縫垂直相交互不錯位。

2．2選擇適宜的養護方法盡早開始養護

盡早開始養護并保持混凝土表面濕潤，可以防止蒸發，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進行。對采用各種養護的新澆混凝土，爭取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養生。結合實際本工程采用鋪中砂澆水的辦法，混凝土中凝后立刻組織養護。

2．3降低混凝土溫度

降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產生，同時可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產生收縮裂縫的可能性。降溫可采用以下辦法: 用搭棚遮蓋等措施使新澆混凝土免受陽光直接照射，降低混凝土表面的環境溫度; 對混凝土的各種組成材料進行降溫，控制混凝土新拌合物的溫度在32℃以下。夜間和早晨氣溫較低，基礎或模板的溫度也較低，因此，可以有效降低混凝土溫度和混凝土表面水分蒸發率。

2．4控制集料含泥量

粘土的收縮遠遠大于水泥石的收縮，集料中含有小量的粘土會引起混凝土的高收縮，而引起開裂，因此，夏季施工更應嚴格控制集料的含泥量。

2．5優化混凝土配合比設計

通過優化混凝土配合比設計，選用級配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比或摻加能減小收縮、防止開裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。

2.6采用正確的切縫工藝

掌握切縫的合理時間。切縫的目的在于把混凝土內部的應力適時地釋放，而切縫又要求混凝土必須具備一定的強度。一般以混凝土抗壓強度達5～10MPa時為適宜的切縫時間。

控制切縫的長度和深度，長度為橫向通縫，深度為8cm。

2.7掌握合理的拆模時間

達到拆模強度時及時拆模，消除模板造成的板塊側面受力不均。

2.8嚴格規范施工，確保工序質量

安裝傳力桿裝置時，一定要保證自由端絕對自由，并垂直截面，以確保其使用功效。嚴格按質量要求施工，按配合比單配料，嚴格選料，含泥量大的骨料一定要沖洗，盡可能采用較小水灰比，即半干硬性或干硬性混凝土，并盡可能采用收縮率小的普通水泥，以提高混凝土的早期強度。

另外，混凝土的拌和時間也要按要求，一般強制式攪拌機應不少于60s，自落式不少于90 s。

拌和、攤鋪、振搗混凝土之前，要仔細檢查各種機具的完好程度，檢查電路、水路、運輸道路是否通暢無阻。

在振搗過程中，采用3次振搗法。即插入式振搗、平板震動、振動梁或整平機振動。

加強混凝土的養生工作。用濕養生法養護時，濕草袋或濕麻袋不能漏蓋，每天視氣溫情況均勻灑水，養護期不少于14d。

總結：水泥砼路面早期裂縫的產生，其內因與外部條件非常復雜。既有單一因素，也有綜合因素。因此，我們對某一種裂縫的產生，也不應孤立進行分析，應綜合進行分析研究，以確保水泥砼路面的工程質量。