公路混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及防治

[摘要]混凝土在公路建設(shè)結(jié)構(gòu)物中應(yīng)用廣泛，作為論路的主要結(jié)構(gòu)用材。由于荷載、溫度問(wèn)題等因素，容易產(chǎn)生開(kāi)裂。從而降低混凝土的剛度，引起混凝土裂縫。使水泥混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。文章分析水泥混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，提出防治措施。

[關(guān)鍵詞]公路；混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫

[作者簡(jiǎn)介]夏忠高，江西省上饒市公路管理局德興分局，江西上饒,334200

[中圖分類號(hào)]U418，66

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-7723(2009)06-0129-0002

一、引言

混凝土因其取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高，并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)成本低等特點(diǎn)，成為當(dāng)今世界公路建設(shè)中使用較為普遍的建筑材料之—。裂縫是水泥混凝土路面施工中常見(jiàn)的一種質(zhì)量通病，它不僅影響混凝土路面外觀質(zhì)量，更重要的是縮短了水泥混凝土路面的使用壽命，增加維修和養(yǎng)護(hù)的難度和費(fèi)用。因此，研究和分析水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生原因，并采取有效的防治措施，具有十分重要的意義。

二、公路混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

(一)溫度引起裂縫

裂縫產(chǎn)生的原因是因?yàn)榛炷了褂玫脑牧鲜艿酵饨绲挠绊懚a(chǎn)生的?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土是熱的不良導(dǎo)體，內(nèi)部溫度升高產(chǎn)生膨脹，而外部則因熱量散失而收縮，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

(二)溫度變化引起收縮

裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土澆筑后，早期強(qiáng)度表面沒(méi)有被及時(shí)覆蓋，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快所造成的。裂縫多在混凝土表面出現(xiàn)，多半呈現(xiàn)出龜裂形狀。塑性收縮是指在塑性階段的混凝土因表面失水而產(chǎn)生的收縮?；炷猎谛掳锠顟B(tài)下，拌和物中顆粒間充滿水，若養(yǎng)護(hù)不足，表面失水速度超過(guò)內(nèi)部水向表面遷移的速度，就會(huì)造成毛細(xì)管中產(chǎn)生負(fù)壓，使?jié){體產(chǎn)生收縮。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的內(nèi)部原因是水灰比、細(xì)摻料、混凝土的溫度、凝結(jié)時(shí)間等，外部因素是風(fēng)速、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等。

(三)施工裂縫

在混凝土早期裂縫中，可以說(shuō)沒(méi)有一種裂縫不與施工因素有關(guān)。施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)生的裂縫，其成因主要有兩方面：

1，振搗不夠，拆模過(guò)早，因而引起混凝土表面和邊部開(kāi)裂。

2，在不中斷交通的情況下，分邊施工，先期施工的混凝土板塊通車(chē)后，影響新澆筑的板塊，產(chǎn)生振動(dòng)裂縫。對(duì)防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非—個(gè)純技術(shù)問(wèn)題，在很大程度上是施工管理問(wèn)題。只要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，正確執(zhí)行施工技術(shù)操作規(guī)程，因施工因素產(chǎn)生的裂縫是可以防止和避免的。

(四)干縮裂縫

水泥混凝土澆注后，在硬化的過(guò)程中，由于水泥水化生成物的體積比原來(lái)物質(zhì)的體積小，加上游離水在空氣中蒸發(fā)及凝膠體失水而緊縮，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(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的主要特征是：表面開(kāi)裂，縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有一定規(guī)律；縫寬和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似，不注意時(shí)較難發(fā)現(xiàn)。干縮裂縫是混凝土路面早期裂縫中最常見(jiàn)危害之一。國(guó)內(nèi)外研究資料表明，混凝土的干燥收縮也是混凝土特性之一，正是因?yàn)檫@一特征，能使混凝土密實(shí)，提高混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過(guò)一定程度就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

(五)材料質(zhì)量

原材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土所采用材料的質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。水泥的品質(zhì)如果不合格，安定性差，會(huì)引起混凝土的裂縫。水泥熟料的煅燒不充分會(huì)產(chǎn)生較多的游離氧化鈣，它的水化過(guò)程很慢，導(dǎo)致水泥已凝結(jié)硬化后繼續(xù)水化而產(chǎn)生體積膨脹，體積變化不均，使水泥混凝土路面出現(xiàn)龜裂、斷板。骨料是混凝土的主要組成部分，起骨架作用，骨料的好壞對(duì)混凝土性能影響很大。骨料粒徑越大，級(jí)配越好，孔隙率越小時(shí)，混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，砂漿含量減少，水化熱降低，收縮值相對(duì)減少。使用砂偏細(xì)時(shí)，會(huì)使混凝土收縮值增大，容易產(chǎn)生裂縫。骨料中針片狀石子含量過(guò)高，針片狀石子在混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象，孔隙率較大，影響混凝土強(qiáng)度，易產(chǎn)生裂縫。骨料中含有活性材料二氧化硅與水泥中堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成堿—硅酸凝膠。這種膠體吸水后產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂和破壞，這種現(xiàn)象稱為堿—骨料反應(yīng)。骨料的含泥量大會(huì)造成水泥漿收縮量大，水泥漿與骨料結(jié)合也差，裂縫隨之增多。

三、公路結(jié)構(gòu)裂縫的防治

(一)沉降裂縫預(yù)防

保證混凝土均質(zhì)性，盡量減少混凝土的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)停留時(shí)間，攪拌運(yùn)輸卸料前先高速運(yùn)轉(zhuǎn)20～30秒，然后反轉(zhuǎn)卸料；施工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的支撐體系和混凝土振搗的密實(shí)情況，不能漏振、過(guò)振使混凝土離析分層；施工過(guò)程中嚴(yán)禁隨意加水。沉降是砼特性之一，完全避免是不可能的；但沉降有一定限度，隨著各粒子間的相互接觸，水泥漿的逐步凝結(jié)，將導(dǎo)致沉降停止。沉降量與單位用水量成正比，即單位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。為防止和減少沉降裂縫，應(yīng)從三方面著手：(1)在保證砼和易性的條件下，降低砼的單位用水量，使用干硬性砼。(2)選擇在沉降結(jié)束以前快速硬化，而又不失去粘結(jié)力的水泥和外加劑。(3)施工良好振搗，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少砼沉降。

(二)收縮裂縫預(yù)防

1，避免高溫和大風(fēng)天氣下施工。由于混凝土面迅速失水，引起混凝土表面干縮，產(chǎn)生表面裂紋。

2，降低水泥用量，減少溫度收縮。使用低熱水泥及減少水泥用量也可以降低混凝土溫升。水泥水化熱對(duì)混凝土的升溫影響很大，水泥品種不同，水化熱相差很大，所以要使用低熱水泥或中熱水泥。減少水泥用量的主要措施是選擇粗細(xì)骨料級(jí)配良好且最大粒徑盡可能大的骨料。另外，砂率小、比表面積小也能節(jié)省水泥。采用粗砂比細(xì)砂可以省水泥，滿足混凝土和易性條件下盡可能降低塌落度，可以減少用水量和水泥用量。摻減水劑，也可以減少水泥用量。

(三)施工質(zhì)量預(yù)防

1，夜間施工時(shí)，要注意做好保溫措施。

2，在材料拌和過(guò)程中要選用合適的攪拌機(jī)，控制拌和時(shí)間，使混合料拌和均勻。

3，在振搗時(shí)要控制好時(shí)間，采用快插慢撥，縱橫式振搗(應(yīng)重疊10～20 em)。確保無(wú)漏振現(xiàn)象。

4，在路面完成后，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25％～30％時(shí)要及時(shí)切縫。如來(lái)不及切縫，可先隔段切，后再補(bǔ)切。

5，盡量采用不低于42.5級(jí)水泥。如不能滿足混凝土強(qiáng)度時(shí)，可采用摻外加劑或采取真空吸水等措施。

6，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)生，保證面層濕潤(rùn)，養(yǎng)生期不少于14天。

7，不能過(guò)早通車(chē)，應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％以上再通車(chē)。

(四)干縮裂縫控制

為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務(wù)是消除一切可能誘導(dǎo)“干裂”產(chǎn)生的因素。主要應(yīng)從以下幾方面人手：(1)根據(jù)不同氣候條件，選用合理級(jí)配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等。從減少干縮率來(lái)防止于縮裂縫。(2)嚴(yán)格施工管理，防止水分過(guò)量蒸發(fā)。搗筑后，及時(shí)采用涼棚或其他遮蓋物，將砼覆蓋起來(lái)，避免風(fēng)吹干燥、日光直接照射。進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期后，注意養(yǎng)生。(3)不同外加劑及劑量對(duì)砼干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應(yīng)對(duì)干縮率作試驗(yàn)后，再確定是否摻配和摻配量。盡量減少混凝土的單位用水量?；炷粮煽s主要是混凝土中多余的水分不斷蒸發(fā)所致。據(jù)有關(guān)研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2％左右，而實(shí)際工程上應(yīng)用的水灰比要比這大得多，因而干縮也比較大。因此，必須嚴(yán)格控制水灰比，減少混凝土單位用水量。

(五)材料把關(guān)

1，水泥：應(yīng)選用水化熱較低的水泥，嚴(yán)禁使用安全性不合格水泥。

2，粗骨料：宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料。級(jí)配良好，孔隙率小，無(wú)堿性反應(yīng)；有害物質(zhì)及粘土含量不超過(guò)規(guī)定。

3，細(xì)骨料：宜用顆粒較粗、孔隙較小、含泥量較低的中砂。

4，外摻料：宜采用減水劑等外加劑，以改善混凝土工作性能，降低用水量，減少收縮。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上分析，鋼筋混凝土一旦出現(xiàn)裂縫就不容易根治。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施進(jìn)行了初步探討，具體的預(yù)防和改善措施是比較統(tǒng)一的，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的。具體施工中要靠多觀察、多比較，出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的?；炷谅访嬉蚱渫怀龅膬?yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多地用于公路及城市道路。如果裂縫問(wèn)題解決不好，必然影響其發(fā)展和使用。因此，對(duì)混凝土路面裂縫原因及其防治應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。