混凝土道面板起皮及斷裂現(xiàn)象成因分析及防治

李昕帆

(山西煤炭建設監(jiān)理咨詢公司，山西太原 030012)

1 施工中常見的質量問題

混凝土板塊用于道路、場地等工程中，常見問題有起皮、泛砂、龜裂、斷板等，嚴重影響施工質量，拖延工期，帶來經濟損失。而實踐中發(fā)現(xiàn)，在夏季高溫、較強風力的影響下，水分蒸發(fā)快，混凝土面層施工往往是這幾種質量問題的頻發(fā)期。

2 案例

2.1 案例一

1)工程名稱:山西某礦運煤道路及廠區(qū)道路改造工程;

2)施工地點:廠區(qū)道路C段K0+150～K0+250;

3)施工時間:7月26日;

4)氣候條件:晴，最高氣溫35℃，東南風:3級～4級;

5)混凝土配合比單見表1;

表1 混凝土配合比(一)

6)施工過程:7月26日上午5:00～10:00左右開始澆筑C段K0+150～K0+250混凝土。施工中發(fā)現(xiàn)，混凝土有一定粘性，提漿較為困難。由于氣溫較高、風力較強，表面硬化速度加快，提漿完成，緊接著做面，間隔時間明顯縮短。然后用濕土工布養(yǎng)護。當晚22:00準備切縫，發(fā)現(xiàn)面板有明顯的起皮、泛砂現(xiàn)象;

7)原因分析:a.在水灰比1∶0.35下，水泥中配有部分礦粉，以達到長期力學性能，增強耐磨能力。但其超過400 m2/kg比表面積增加了粘聚性，造成提漿困難。b.高溫環(huán)境作業(yè)時，表層水蒸發(fā)量大，致使不完全水化，從而使強度降低。

2.2 案例二

1)工程名稱:山西某礦運煤道路及廠區(qū)道路改造工程;2)施工地點:運煤道路改造B段K0+350～K0+500;3)施工時間:8月3日;4)氣候條件:晴，最高氣溫35℃，東南風5級～6級;5)混凝土配合比單見表2;6)施工過程:8月12日傍晚17:00～23:00施工B段K0+350～K0+500混凝土路面。傍晚施工，氣溫有所降低，風力較大。施工過程中，未發(fā)現(xiàn)混凝土有異常情況。在做面完成后，已是22:00左右。工人未能用濕土工布將道面覆蓋，僅用彩條布、編織布及塑料布進行遮蓋。次日早上7:00發(fā)現(xiàn)部分道面出現(xiàn)明顯裂縫，未發(fā)現(xiàn)貫通裂縫和斷板現(xiàn)象;7)原因分析:養(yǎng)護不當是產生道面龜裂的主要原因。傍晚施工，風速較大，當水分蒸發(fā)速度快于泌水速度，混凝土表面開始產生塑性收縮，受下層混凝土的約束，產生拉應力，致使表面出現(xiàn)裂縫。

表2 混凝土配合比(二)

2.3 處理措施

將原有混凝土面層鑿除5 cm，清掃干凈，涂抹界面劑，然后重新澆筑細石混凝土，強度要求提高一個標號以上。

3 混凝土面層起皮、泛砂的成因分析及預防措施

3.1 成因分析

造成板塊起皮、泛砂的具體原因有以下幾點。

1)配制混凝土時水灰比過大。路面混凝土要求其水灰比小于0.5，其直接影響混凝土的強度。表面水分過多，蒸發(fā)量增大，在面層產生毛細孔，致使混凝土強度降低，從而起粉起砂。

2)施工原因。a.局部過振。混凝土振搗的目的是使其密實，并便于收漿、抹面。當局部過振時，易造成過分離析或泌水，引起局部起皮、起砂。b.非正常的淋水、灑水。在澆筑地面前，淋濕模板應避免使地面積水。基礎水分過多，致使混凝土面層水灰比增大，強度降低而出現(xiàn)起皮、起砂。c.未適時壓平修光。修光過早，壓實層下形成泌水層，造成修光層脫落。修光過遲，會損傷水泥凝膠體的凝結結構，造成面層強度過低。d.養(yǎng)護不當。普通水泥養(yǎng)護時間不少于7 d;礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰、摻粉煤灰的混凝土養(yǎng)護時間不少于14 d。養(yǎng)護時間過短，面板過早暴露在炙熱干燥空氣中，加大水分蒸發(fā)量，影響水化。e.其他因素。

3.2 預防措施

1)要有合理的配合比設計，保證各技術指標滿足規(guī)范要求。2)原材料質量達到既定要求，面板的硬度、耐磨都應符合設計標準。3)坍落度的控制。施工允許的范圍內，坍落度應盡量減小，以降低水灰比，減少泌水。4)施工過程:a.施工路基不可過量灑水;b.不漏振不過振，抹面應及時;c.在不同氣候條件下，施工與養(yǎng)護方法應及時調整。5)養(yǎng)護得當。不可因天氣變化原因造成雨水沖刷面板，或氣候炙熱干燥導致水分蒸發(fā)過快。

4 混凝土面層龜裂、斷板的成因分析及預防措施

4.1 成因分析

混凝土產生龜裂、斷板的因素是多方面的，而且是相互作用的結果。主要分為以下四類。

4.1.1 塑性收縮

塑性收縮是混凝土道面產生龜裂的主要原因。水在混凝土中以化學結合水、層間水、物理吸附水、毛細水等狀態(tài)存在著，并且隨著混凝土硬化而失去，此時水泥混凝土本體會收縮，這即為塑性收縮，亦稱干縮。在干燥高溫環(huán)境下作業(yè)時，當混凝土泌水速度達不到水分蒸發(fā)速度，表面產生收縮，而下層水泥對表層產生拉應力，從而導致面板出現(xiàn)裂縫。

裂縫深度有表面裂縫、淺裂縫、深裂縫和貫穿裂縫;裂縫表面走向有網狀裂縫，平行裂縫。引起表面網狀淺裂縫時即為龜裂，形成深裂縫或者貫穿裂縫時即發(fā)生斷板。

圖1為混凝土表面水分蒸發(fā)速度與溫度、濕度和風速的關系圖，用法如下:

1)從施工氣溫開始，向上交相對濕度線;2)折向右移動交混凝土溫度線;3)向下移動交風速線;4)折向左移動即可得大致的蒸發(fā)速度。當蒸發(fā)速度大于1 kg/(m2·h)時，就應采取措施避免產生收縮。

4.1.2 結構應力

結構應力是混凝土道面產生斷板的主要原因。水泥混凝土施工及使用過程中，在內外因素作用下，內部拉應力過大甚至超過其自身強度，則面板會出現(xiàn)較厚的裂縫甚至貫穿整個面板，當裂縫交叉，導致龜裂、斷板。施工過程中導致內部拉應力過大的原因有:路基不均勻沉降及基層失穩(wěn)。

4.1.3 溫度應力

混凝土具有熱脹冷縮特性，其水化過程是放熱過程。在混凝土硬化過程中釋放熱能，致使溫度上升。混凝土溫度上升1℃，每米膨脹0.01 mm。這種溫度變形對大面積板塊極為不利。水化過程中的放熱量隨著時間呈上升趨勢，溫度升高使得混凝土內部體積膨脹，而板面溫度是隨著外界溫度變化的，當外界溫度變低時，表層冷卻收縮，致使混凝土路面內外產生拉應力。當應力過大時，面板易產生斷裂。

4.1.4 切縫不及時

由于切縫不及時，未將板內的拉應力得以釋放，而產生裂縫。

4.2 混凝土板塊龜裂、斷板的預防措施

4.2.1 塑性收縮的預防

塑性收縮易產生裂縫，須減少混凝土表面水分的蒸發(fā)速度。

1)溫度高，風速大的條件下避免施工;2)設立臨時擋風設施，使得風速小于6 m/s;3)降低混凝土的溫度;4)澆筑過程中不可產生停頓，養(yǎng)護須及時;5)開始初步硬化時，及時用濕土工布覆蓋，以補充水分;6)初凝以后，對面層進行充分及時的養(yǎng)護。

4.2.2 防止地基的不均勻沉降和基層失穩(wěn)

對于施工道路基礎為橋涵和構造物附近、濕軟路基，填挖交界處等地質變化明顯路段的路基必須進行碾壓和攤鋪，滿足設計壓實度和平整度要求。

4.2.3 做好養(yǎng)護，防止溫度應力產生裂縫

高溫季節(jié)施工時，路面初凝后，不能用冷水直接進行養(yǎng)護，必須加蓋土工布起保溫保濕的作用，防止混凝土路面和混凝土內部溫差過大。

4.2.4 及時切縫

施工過程中，控制好切縫時間，保證混凝土內部的拉應力釋放在切縫端。

5 結語

在本工程路面混凝土的施工中，項目部及時總結經驗和教訓，在后續(xù)混凝土的澆筑中，再未出現(xiàn)過起皮、斷板的現(xiàn)象。

近年來，道路改造工程的項目越來越多，提高混凝土道面板的澆筑質量，杜絕起皮、斷板等常見道面質量問題的發(fā)生，將會在經濟和社會兩方面取得顯著效益。

［1］劉秉京.混凝土技術［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2011.

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