混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因分析與防治

摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)混凝土路面裂縫的原因進(jìn)行分析，并提出防治措施。

關(guān)鍵詞：混凝土路面；裂縫；原因；防治措施

前言：中浩糧油食品現(xiàn)代物流中心工程位于綏中縣西甸子鎮(zhèn)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)混凝土道路約為13000㎡，（工程做法:原土碾壓，壓實(shí)系數(shù)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(chǎn)生裂縫，所以在施工初期就制定了一系列的施工方案，預(yù)防混凝土路面裂縫的產(chǎn)生。但是在施工初期還是出現(xiàn)了幾道裂縫（全是橫向裂縫），經(jīng)過分析得出以下結(jié)論：

1混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因：

1.1裂縫形成的內(nèi)因

水泥混凝土堆聚結(jié)構(gòu)的分層現(xiàn)象。水泥混凝土在澆搗過程中，都會(huì)發(fā)生不同程度的分層現(xiàn)象，由于混凝土形成堆聚結(jié)構(gòu)的過程中具有分層性，這種分層性使混凝土從表層到內(nèi)層其強(qiáng)度越來越強(qiáng)，表層的抗拉能力最弱，這便是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

水泥的水化反應(yīng)。在拌和、振搗、凝結(jié)、硬化的過程中，水泥與水自始至終存在著水化反應(yīng)，試驗(yàn)表明在水化反應(yīng)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(jìn)行。

然而，事實(shí)上混凝土體在脹縮變形中，要受到其內(nèi)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(nèi)部必然要產(chǎn)生相應(yīng)的拉壓應(yīng)力，且具有反復(fù)性。加之混凝土的導(dǎo)熱性能差，使表面與內(nèi)部的脹縮變形也不能同步進(jìn)行，這樣相互制約的約束也會(huì)產(chǎn)生拉壓內(nèi)應(yīng)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(yīng)所必須的，其余大部分蒸發(fā)掉，使混凝土產(chǎn)生干縮變形。而其收縮量是不容低估的，根據(jù)有關(guān)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(chǎn)生3%的體積變形，就足以使水泥石和集料界面上產(chǎn)生的拉應(yīng)力達(dá)13 MPa。在混凝土凝結(jié)硬化期間，其內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度很小，由于冷縮和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此時(shí)的抗拉強(qiáng)度，因而導(dǎo)致了混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)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(jìn)行切縫工藝，就可以克服早期裂縫的產(chǎn)生。但切縫工藝要求混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(約5～10MPa)方可進(jìn)行，否則縫口將是不規(guī)則毛邊，在這段時(shí)間內(nèi)，由于化學(xué)收縮、干濕變形與溫度變形的變形量最顯著，而混凝土的強(qiáng)度低，容易產(chǎn)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(fā)生?，F(xiàn)在普遍采用的長(zhǎng)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(jìn)度，但較容易產(chǎn)生裂縫。

混凝土配合比不均或拌和時(shí)間不足。施工中如果不能嚴(yán)格控制配合比，特別水灰比，也是釀成早期裂縫出現(xiàn)的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度，也與干縮裂縫有關(guān)。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(jié)力就會(huì)降低，混凝土內(nèi)部的薄弱部位就增多。配料不準(zhǔn)或攪拌時(shí)間不足，生產(chǎn)出的混凝土強(qiáng)度變化就不均勻，強(qiáng)度弱區(qū)應(yīng)力就容易集中，促使混凝土產(chǎn)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(jī)械故障、就餐停拌等因素，使已澆筑的混凝土的接薦面出現(xiàn)初凝，再澆筑時(shí)，先澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土間就會(huì)出現(xiàn)人為的薄弱面，形成不規(guī)則的接縫。另外，不及時(shí)拆除邊模，使兩側(cè)模板約束板體的自由收縮，也可能產(chǎn)生早期裂縫。

混凝土養(yǎng)生不當(dāng)。水泥混凝土的養(yǎng)生是保證混凝土質(zhì)量的重要工序之一，養(yǎng)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(qiáng)度得以順利增長(zhǎng)。養(yǎng)生不足，混凝土將被“燒灼”。養(yǎng)生不當(dāng)混凝土表面水分蒸發(fā)過快，形成干縮裂縫。

2根據(jù)以上質(zhì)量通病，經(jīng)過認(rèn)真分析、研究，提出了如下預(yù)防措施：

2．1設(shè)置合理的道路接縫做法

縱向施工縫拉桿為Φ14螺紋鋼筋，長(zhǎng)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(shè)在縮縫處的施工縫，采用加傳力桿的平縫形式，設(shè)在脹縫處的施工縫，其構(gòu)造與脹縫相同。同時(shí)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(shè)置橫向脹縫。傳力桿為Φ25光面鋼筋，長(zhǎng)度400mm，間距300mm，最外側(cè)傳力桿距縱縫或自由邊的距離為150-200mm。彎道加寬段起終點(diǎn)斷面處的橫向接縫，應(yīng)采用脹縫形式。彎道加寬部分應(yīng)不出現(xiàn)錯(cuò)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(nèi)各條道路的橫縫位置應(yīng)按相對(duì)道路的縱縫間距作相應(yīng)變動(dòng)，保證兩條道路的縱橫縫垂直相交互不錯(cuò)位。

2．2選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法盡早開始養(yǎng)護(hù)

盡早開始養(yǎng)護(hù)并保持混凝土表面濕潤(rùn)，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進(jìn)行。對(duì)采用各種養(yǎng)護(hù)的新澆混凝土，爭(zhēng)取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養(yǎng)生。結(jié)合實(shí)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(yǎng)護(hù)。

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(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)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(chǎn)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(huán)境溫度; 對(duì)混凝土的各種組成材料進(jìn)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(chǔ)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(fā)率。

2．4控制集料含泥量

粘土的收縮遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥石的收縮，集料中含有小量的粘土?xí)鸹炷恋母呤湛s，而引起開裂，因此，夏季施工更應(yīng)嚴(yán)格控制集料的含泥量。

2．5優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)

通過優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，選用級(jí)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(shí)間。切縫的目的在于把混凝土內(nèi)部的應(yīng)力適時(shí)地釋放，而切縫又要求混凝土必須具備一定的強(qiáng)度。一般以混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)5～10MPa時(shí)為適宜的切縫時(shí)間。

控制切縫的長(zhǎng)度和深度，長(zhǎng)度為橫向通縫，深度為8cm。

2.7掌握合理的拆模時(shí)間

達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)及時(shí)拆模，消除模板造成的板塊側(cè)面受力不均。

2.8嚴(yán)格規(guī)范施工，確保工序質(zhì)量

安裝傳力桿裝置時(shí)，一定要保證自由端絕對(duì)自由，并垂直截面，以確保其使用功效。嚴(yán)格按質(zhì)量要求施工，按配合比單配料，嚴(yán)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(qiáng)度。

另外，混凝土的拌和時(shí)間也要按要求，一般強(qiáng)制式攪拌機(jī)應(yīng)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(xì)檢查各種機(jī)具的完好程度，檢查電路、水路、運(yùn)輸?shù)缆肥欠裢〞碂o阻。

在振搗過程中，采用3次振搗法。即插入式振搗、平板震動(dòng)、振動(dòng)梁或整平機(jī)振動(dòng)。

加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)生工作。用濕養(yǎng)生法養(yǎng)護(hù)時(shí)，濕草袋或濕麻袋不能漏蓋，每天視氣溫情況均勻?yàn)⑺?，養(yǎng)護(hù)期不少于14d。

總結(jié)：水泥砼路面早期裂縫的產(chǎn)生，其內(nèi)因與外部條件非常復(fù)雜。既有單一因素，也有綜合因素。因此，我們對(duì)某一種裂縫的產(chǎn)生，也不應(yīng)孤立進(jìn)行分析，應(yīng)綜合進(jìn)行分析研究，以確保水泥砼路面的工程質(zhì)量。