淺析混凝土路面早期裂縫的成因及控制方法

 淺析混凝土路面早期裂縫的成因及控制方法

　　一、 前言

　　2007年夏天，我于奎屯市開發(fā)區(qū)主持修建了958米長(zhǎng)的水泥混凝土道路，路面寬16米，厚0.2米，縱向分四個(gè)板快，每個(gè)板快寬4米，橫向每5米設(shè)一道縮縫，縫寬6毫米，深60毫米，每50米設(shè)一道脹縫，縫寬20毫米。脹縫與路緣石及縱縫交界處設(shè)放射狀角隅鋼筋。在修建的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)在路的表面出現(xiàn)了個(gè)別的不規(guī)則橫向裂縫，直接影響了整個(gè)工程的觀感及整體性。

　　針對(duì)混凝土路面出現(xiàn)早期裂縫這種現(xiàn)象，我查閱了有關(guān)資料，并觀察了其余幾個(gè)標(biāo)段的路面情況，和幾個(gè)同行業(yè)人士進(jìn)行了一些交流，對(duì)其成因進(jìn)行了歸納總結(jié)。

　　二、 成因分析

　　使混凝土產(chǎn)生變形應(yīng)力的因素主要有以下幾點(diǎn)：

　　1、地基的影響因素

　　（1）混凝土路面基層要求平整、密實(shí)、土質(zhì)均勻。實(shí)際施工中如基土表面平整度達(dá)不到要求，則澆筑的混凝土厚度將不均勻，混凝土收縮時(shí)，較薄處易產(chǎn)生裂縫。

　�。�2）土質(zhì)不均勻處在含水率達(dá)到一定程度時(shí)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)式壓路機(jī)來(lái)回碾壓，使局部的土層象彈簧一樣具有一定彈性，水分不易晾干，即所謂的“橡皮土”，這部分土如不挖除，則可能因?yàn)榫植康鼗�承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而導(dǎo)致局部混凝土板塊斷裂。

　　（3）在局部基層如有濕陷性土質(zhì)，則養(yǎng)護(hù)用水或雨水順縱縫或縮縫滲入基層后，局部地基下沉也容易造成混凝土板塊懸空而而斷裂。

　　2、溫差因素

　　由于奎屯地處古爾班通古特沙漠南緣的綠洲上，屬典型的溫帶大陸性氣候，晝夜溫差太大。澆筑的路面混凝土凝結(jié)過(guò)程中放熱，積聚在混凝土與路基土層間，而混凝土表面在夜間與空氣溫度相差無(wú)幾，收縮的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于底部，于是在混凝土表面產(chǎn)生了較強(qiáng)的拉應(yīng)力。夏天中午時(shí)，大氣溫度較高，給路面急劇加熱，而經(jīng)過(guò)一夜的降溫，路面基層的戈壁溫度已經(jīng)降了下來(lái)，在混凝土底部產(chǎn)生了較強(qiáng)的拉應(yīng)力。就這樣，晝夜交替，混凝土表面與底部產(chǎn)生了拉鋸式的拉伸與收縮，在整個(gè)路面上相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)就產(chǎn)生了裂縫。就本地區(qū)而言，溫差因素是形成混凝土表面裂縫的最主要因素。

　　3、混凝土施工中的技術(shù)因素

　　在實(shí)際操作過(guò)程中，混凝土還受到諸如配合比、振搗的密實(shí)程度、切縫時(shí)間、養(yǎng)護(hù)方法等原因的影響。

　�。�1）在施工中配制混凝土?xí)r，如各種骨料及水泥計(jì)量不準(zhǔn)確，使?jié)仓�到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土中各種骨料在不同部位的含量及分布不同，使混凝土在收縮過(guò)程中，粗骨料抵抗收縮的能力在各部位相差太大而產(chǎn)生裂縫。

　�。�2）混凝土的拌制過(guò)程中，水灰比要控制得當(dāng)，均勻一致。如相鄰兩盤混凝土水灰比相差過(guò)大，則現(xiàn)場(chǎng)混凝土中這兩盤料交接處容易由于凝固時(shí)所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力不同而產(chǎn)生裂縫。同時(shí)整個(gè)澆筑過(guò)程中，水灰比過(guò)大也會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低引起早期裂縫。

　�。�3）振搗因素：在混凝土施工過(guò)程中，有些操作工人為了使表面易于收光，將混凝土過(guò)分振搗，將水泥漿提至混凝土表面而導(dǎo)致了離析現(xiàn)象，粗骨料集中于下層，含漿量少，抵抗收縮能力強(qiáng)，細(xì)骨料集中于表面，含漿量多，抵抗收縮能力弱，一強(qiáng)一弱，收縮不均勻極易造成混凝土表面開裂。如振搗不均，有個(gè)別地方混凝土不密實(shí)，就會(huì)在內(nèi)部形成不易發(fā)現(xiàn)的蜂窩及孔洞，強(qiáng)度局部降低造成應(yīng)力集中使混凝土開裂。

　�。�4）澆筑混凝土路面時(shí)，通常一次性澆筑100米左右，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，前后間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使各處混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)不一致，收縮值也不等，產(chǎn)生裂縫。由于上述原因，切縫時(shí)間應(yīng)掌握好，不宜太早或太遲，太早易產(chǎn)生切片兩側(cè)混凝土松動(dòng)，影響觀感，太遲則混凝土收縮應(yīng)力大于其抵抗拉伸的能力而產(chǎn)生開裂，再則切縫太遲，混凝土強(qiáng)度太高不易切動(dòng)，容易損壞切割機(jī)輪片。

　�。�5）混凝土早期硬化過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，高溫季節(jié)水分蒸發(fā)較快，如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，容易造成混凝土早期脫水，影響其強(qiáng)度增長(zhǎng)，表面與底部混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)不一致，造成表面開裂。

　�。�6）通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，在混凝土表面不覆蓋的情況下，刮風(fēng)的天氣混凝土表面開裂的幾率要比不刮風(fēng)的天氣大的多，分析其原因，是因?yàn)楣物L(fēng)增大了混凝土表面的空氣流動(dòng)性，加快了其表面水分及熱量的散發(fā)，使混凝土表面與底部形成較大的溫度差，收縮不均勻產(chǎn)生裂縫。因此覆蓋混凝土也是減少裂縫的重要措施之一。

　　三、混凝土路面早期裂縫的控制方法

　　由于混凝土早期裂縫受到多種因素影響，其控制方法也應(yīng)根據(jù)氣候、施工環(huán)境、地基土質(zhì)等因素不同而綜合考慮，制定完備而詳細(xì)的專項(xiàng)防治方案。如只注重單方面因素，那么收益一定不大，難以從根本上防止裂縫的產(chǎn)生。

　　1、地基土盡量選擇承載力條件較好的土，且土質(zhì)要均勻。地基表面碾壓后用水平儀復(fù)測(cè)其表面，如坡度及平整度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求則應(yīng)重新平整、墊土、碾壓，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。如碾壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)“橡皮土”，應(yīng)及時(shí)挖除，換與相臨地基土質(zhì)相同的土進(jìn)行回填、碾壓，直到合格為止。

　　2、減弱溫度差對(duì)混凝土的影響，混凝土澆筑后及時(shí)用草席或鋸末均勻覆蓋其表面，充分濕水后鋪塑料布兩層封嚴(yán)，用重物壓緊，防止風(fēng)將塑料布吹開或吹破。濕鋸末或草席是熱的不良導(dǎo)體，使混凝土在短時(shí)間內(nèi)溫度保持恒定，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)溫度變化緩慢，不至于因溫度差產(chǎn)生應(yīng)力造成混凝土表面破壞在中午前后陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)向混凝土表面灑水降溫，灑水時(shí)間不可間隔過(guò)長(zhǎng)。

　　3、配制混凝土?xí)r，各種骨料及水泥應(yīng)計(jì)量準(zhǔn)確，其誤差不得超過(guò)允許范圍。嚴(yán)格控制用水量，使水灰比、坍落度保持恒定。攪拌時(shí)間應(yīng)符合要求，在運(yùn)輸過(guò)程中不得產(chǎn)生離析現(xiàn)象，否則要到攪拌現(xiàn)場(chǎng)重新攪拌。

　　4、振搗混凝土不宜多振也不宜漏振，振點(diǎn)要均勻，待混凝土表面不再產(chǎn)生氣泡且混凝土面不再下沉即已振好，兩盤料搭接處應(yīng)充分拌和后振搗密實(shí)。

　　5、選擇適宜的切縫時(shí)間，一般情況下混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%-30%時(shí)即可進(jìn)行切縫，夏季一般以12小時(shí)為宜。估計(jì)該切縫的時(shí)候先試切，如切片兩側(cè)混凝土不分散，不崩裂，則恰倒好處，。切縫時(shí)深度一定不能少于60毫米，因?yàn)榍锌p以下的部分要自然開裂，如切太淺則開裂時(shí)將不一定沿縫開裂，而是無(wú)規(guī)則開裂。

　　6、派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)應(yīng)均勻，邊角處不得遺漏，鋪草墊或鋸末應(yīng)均勻，不得有裸露的混凝土面層。在中午前后一定要勤灑水，不得使混凝土長(zhǎng)期在陽(yáng)光下受熱。

　　7、混凝土裂縫主要是由于自身的收縮變形而導(dǎo)致的，根據(jù)這一特點(diǎn)，在不影響其強(qiáng)度的情況下，可選用適當(dāng)?shù)耐饧觿┗蜻m當(dāng)調(diào)整其配合比，使其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)加快或適當(dāng)增加粗骨料含量而增加其自身抵抗收縮的能力，從而達(dá)到治理早期裂縫的目的。

　　四、 治理成效

　　吃一塹，長(zhǎng)一智，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，我在后來(lái)的2009年奎屯市開發(fā)區(qū)市政道路的施工中開展綜合防范治理，取得了較好的效果，獲得了驗(yàn)收各方的一致好評(píng)。