混凝土道面早期非荷載裂縫探討

李亞棟　劉持友

摘要：混凝土道面裂縫較難修補，有時需整塊破除重新澆筑，這樣既浪費工程經(jīng)費又影響工程施工進度，給工程項目帶來不利影響。因此如何預(yù)防混凝土道面早期非荷載裂縫，對工程技術(shù)人員來說是一項必須面對的課題。

關(guān)鍵詞：混凝土；非荷載裂縫；預(yù)防

中圖分類號：TD352+.3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198(2009)02-0290-02

目前，混凝土道面在我國公路、機場跑道工程中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。在混凝土道面施工中，經(jīng)常會遇到混凝土道面板裂縫甚至斷板的現(xiàn)象，這種裂縫或斷板多發(fā)生在道面混凝土凝結(jié)硬化初期承受荷載之前，故稱這種裂縫為道混凝土面早期非荷載裂縫?；炷恋烂嬖缙诜呛奢d裂縫的危害是不容忽視的，裂縫的存在會降低混凝土道面的整體性，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和實用性。

1混凝土的初始缺陷及危害

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加劑混合而成的非均質(zhì)脆性材料。在混凝土施工中，由于施工操作不當(dāng)、本身變形、多余水分蒸發(fā)和承受約束等一系列原因，硬化成形的混凝土中會存在著大量的微孔隙、微氣穴和微裂縫，通常把混凝土的這種特性稱作混凝土的初始缺陷?？陀^的說，微裂縫通常是一種無害裂縫不會影響混凝土的承重、防滲及其他使用功能。但是混凝土抗拉強度較低，特別是在混凝土硬化早期抗拉強度更低，當(dāng)混凝土受到拉應(yīng)力作用之后，微裂縫就會不斷的擴展和連通最終形成可見裂縫，會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常不利的影響。

2早期非荷載裂縫的種類及成因

2.1干縮裂縫

在混凝土硬化過程中，由于水泥水化物的體積比原來物質(zhì)的體積小，加上游離水的蒸發(fā)使水泥凝膠體失水而緊縮，隨著混凝土體積收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于當(dāng)時混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生干縮裂縫。另外，混凝土表面水分揮發(fā)較大體積收縮也大，但是內(nèi)部濕度變化小體積收縮也小，造成混凝土內(nèi)外不均勻收縮，也會加劇混凝土表面的干裂?；炷恋倪@種硬化收縮的特性會使混凝土更加密實，與鋼筋之間的握裹更牢固，但過大的收縮就會使混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2溫度裂縫

受外部環(huán)境溫度的影響，混凝土在硬化過程中表面溫度降低較快體積收縮快。由于水化放熱使混凝土內(nèi)部聚集了較多的熱量，具有較高的溫度體積收縮較慢，加之混凝土又是熱的不良導(dǎo)體就會造成混凝土內(nèi)外溫差較大，產(chǎn)生較大的不均勻收縮。這種不均勻收縮使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于當(dāng)時的混凝土抗拉強度時就會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

2.3沉降裂縫

混凝土澆筑后水泥和骨料會下沉，同時引起泌水，當(dāng)粗骨料遇到鋼筋、預(yù)埋件、大的粗骨料的局部約束或阻擋，或相鄰之間產(chǎn)生過大沉降時，形成混凝土局部豎向體積縮小，使該處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力則會形成裂縫，這種在水泥和骨料沉降過程中發(fā)生的裂縫就稱為沉降裂縫。沉降裂縫一般在澆筑后1～3小時產(chǎn)生，屬硬化前裂縫，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)迅速進行處理?？芍匦录訅耗ㄆ绞沽芽p閉合，能達到一定效果。

2.4其他原因裂縫

道面混凝土早期非荷載裂縫產(chǎn)生的內(nèi)因與外部條件非常復(fù)雜，除了以上所分析的原因，還有設(shè)計、材料、管理和施工不規(guī)范等原因，我們將這些原因造成的裂縫統(tǒng)稱為其他原因裂縫。主要現(xiàn)歸納如下。

(1)堿骨料反應(yīng)：混凝土的粗骨料中夾雜著活性氧化硅時，如果混凝土所用的水泥又含有較多的堿就可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)，在骨料表面會生成一種復(fù)雜的堿——硅酸凝膠。這種凝膠具有吸水無限膨脹性，由于凝膠被混凝土包圍，當(dāng)凝膠吸水膨脹時會把混凝土脹裂形成裂縫。所以要嚴(yán)格按規(guī)范要求控制水泥含堿量。

(2)基層質(zhì)量原因：有時為了追趕工期，在基層養(yǎng)護齡期未滿的情況下就開始面層混凝土施工，面層混凝土施工后基層收縮仍繼續(xù)進行，這種收縮變形使面層混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力從而形成裂縫。另外，由于管理水平和施工水平的原因，基層平整度、密實度達不到規(guī)范的要求，使面層混凝土厚薄不均或厚度不夠，形成薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生應(yīng)力集中。在這些薄弱環(huán)節(jié)受到較大的拉應(yīng)力時就會出現(xiàn)裂縫或斷板的現(xiàn)象。

(3)設(shè)計配合比原因：混凝土配合比設(shè)計和原材料的選擇不當(dāng)是產(chǎn)生裂縫的又一重要原因，實踐表明水泥標(biāo)號的選擇、水灰比的大小、灰漿用量、粗骨料顆粒直徑的選擇均會對混凝土的收縮產(chǎn)生較大的影響。一般來講，水泥標(biāo)號大、水灰比大、灰漿用量多、粗骨料直徑小的混凝土?xí)l(fā)生較大的收縮，易產(chǎn)生收縮裂縫。

(4)施工配合比原因：施工配合比直接采用設(shè)計配合比，沒有考慮砂石含水率計算施工配合比致使水灰比過大；由于水灰比控制不嚴(yán)格致使水灰比忽大忽小使混凝土產(chǎn)生不均勻收縮；第一盤混凝土攪拌前未按要求清理攪拌斗以及未用同配合比水泥漿潤濕攪拌斗。

(5)振搗操作不當(dāng)：不當(dāng)?shù)恼駬v操作會對混凝土的密實性和均勻性產(chǎn)生較大影響。漏振會使混凝土不夠密實抗拉強度降低；過振會使混凝土產(chǎn)生離析分層收縮不均，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力；振搗棒抽撤太快會使混凝土中空氣含量增大。這些不規(guī)范操作均會影響到混凝土早期抗拉強度的發(fā)展，必須采取有效措施加以控制。

(6)切縫不及時：混凝土道面切縫不及時是裂縫甚至斷板產(chǎn)生的最重要原因之一，這種裂縫一般發(fā)生在道面板抗拉強度較低或承受拉應(yīng)力較大的部位，由于縱向受拉較大故這種裂縫多沿分倉縫橫向發(fā)生。

(7)養(yǎng)護不及時：養(yǎng)護不及時會使混凝土產(chǎn)生較大的溫度裂縫和干縮裂縫。冬季施工時混凝土表面相對于內(nèi)部溫度降低較快產(chǎn)生不均勻收縮易使混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫；夏季施工時風(fēng)吹日曬造成混凝土表面水分蒸發(fā)速度過快超出了泌水速度而產(chǎn)生干縮裂縫。

(8)關(guān)鍵節(jié)點未做配筋處理：基層強度、厚度有差異處，角隅處，預(yù)留孔洞處會出現(xiàn)應(yīng)力集中與收縮集中，不配置鋼筋易出現(xiàn)裂縫；道面盞被擴建升級工程施工中，新老基礎(chǔ)交接處會出現(xiàn)收縮不均，不配置鋼筋易產(chǎn)生裂縫。

(9)其他不當(dāng)操作：模板漏漿、鋼筋受踩踏下移、大風(fēng)天氣、施工縫的留置和處理不當(dāng)?shù)染鶗沟烂婊炷廉a(chǎn)生裂縫或斷板。

3各種裂縫的預(yù)防措施

道面混凝土早期非荷載裂縫的產(chǎn)生并非一個單純的技術(shù)問題，在很大程度上是工程項目管理水平的問題?；炷猎缙诜呛奢d裂縫的控制重在預(yù)防，貴在主動控制，良好的預(yù)防措施和施工組織方案可以有效防止裂縫的產(chǎn)生。主要應(yīng)從如下幾個方面預(yù)防。

3.1原材料選擇方面

水泥標(biāo)號應(yīng)與混凝土的強度相匹配，一般按照水泥標(biāo)號：混凝土強度=2:3的標(biāo)準(zhǔn)選擇，可以有效防止干縮裂縫的產(chǎn)生；按照規(guī)范的要求嚴(yán)格控制水泥的堿含量，防止堿骨料反應(yīng)；在滿足骨料級配的情況下，適當(dāng)提高粗骨料粒徑及其含量并按規(guī)范控制含泥量。

3.2混凝土拌制方面

混凝土水灰比不能生搬硬套設(shè)計配合比，要結(jié)合砂石含水率認(rèn)真計算施工配合比并及時更新；拌制混凝土要嚴(yán)格控制水灰比，防止水灰比過大或忽大忽??；在每天的第一盤混凝土宜采用減半石混凝土。

3.3模板工程方面

模板要組合緊密嚴(yán)禁漏漿，以防水泥漿流失產(chǎn)生裂縫；縱向分倉縫設(shè)拉桿時，模板拉桿孔不宜過大以防漏漿。在大量施工實踐中，常采用在模板之間的結(jié)合縫處干鋪油氈的做法防止漏漿取得了良好的效果。

3.4振搗工序方面

振搗是混凝土施工中重要的一環(huán)，關(guān)系到混凝土的密實性和均勻性。嚴(yán)禁漏振和過振，振搗棒要快插慢拔，技術(shù)交底時要交代清楚振搗棒的作用半徑、振搗時間和正確的操作方法。

3.5做面工序方面

混凝土道面板做面工序宜采用二次抹面技術(shù)，以排除泌水和混凝土內(nèi)部的水分和氣泡，可以有效防止沉降裂縫和收縮裂縫的產(chǎn)生。

3.6切縫工序方面

混凝土道面板達到一定強度后要及時切縫，以防止道面板收縮量過大而產(chǎn)生不規(guī)則裂縫或斷板。從工程實踐來看，當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計強度的25——30％便可以切縫，夏季施工一般不超過12小時。

3.7養(yǎng)護工序方面

混凝土澆筑完成后一定時間內(nèi)要及時養(yǎng)護，保持適宜的溫度和濕度，防止混凝土超冷、內(nèi)外溫差過大和水分蒸發(fā)過快以避免溫度裂縫和干縮裂縫的產(chǎn)生。夏季養(yǎng)護要覆蓋浸水草墊經(jīng)常澆水保持草墊潤濕，冬季要及時采取冬季施工措施覆蓋保溫草墊并保證足夠的養(yǎng)護齡期。

3.8其他方面

當(dāng)前，我國混凝土道面工程多是在原有道面基礎(chǔ)上的蓋被擴建升級，在蓋被施工中經(jīng)常遇會到道面板跨建在原道面和新基礎(chǔ)上的情況，這種道面板須配筋處理。另外，在角隅、預(yù)留孔洞等應(yīng)力集中處也要配筋，并保證鋼筋的正確放置位置。另一個值得注意的問題是，在未設(shè)擋風(fēng)篷的情況下強風(fēng)天氣禁止混凝土施工。

總之，道面混凝土早期非荷載裂縫控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從設(shè)計、建材、施工、環(huán)境等多方面綜合考慮，加強理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)驗總結(jié)。控制好混凝土道面早期非荷載裂縫，對提高我國混凝土道面施工質(zhì)量和工程搶險救災(zāi)施工速度有著重要的意義。