水泥砼路面早期裂縫的危害及防治

摘要：早期裂縫是水泥砼路面的常見病害之一，嚴重影響了道路的正常通行和使用壽命。文章探討了早期裂縫的概念、類型與防治措施。

關鍵詞：水泥砼路面；早期裂縫；微裂縫；砼破壞

中圖分類號：U418文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）08-0159-02

水泥砼路面的突出優(yōu)點是：強度高，使用周期長，正常維護費用低；其突出缺點是：一次性投資大，對損壞難以修復。因此，如何進一步利用水泥砼路面的優(yōu)點，克服其缺點，延長使用年限，對今后砼路面的修建是有實際意義的。在砼路面的施工中，無論在技術上，在管理上，仍有不少教訓，值得我們去反思研討。水泥砼路面早期裂縫危害的潛在因素及防治就是其中的重要課題。

一、早期裂縫的概念

早期裂縫是水泥砼路面常見病害之一，由于它是以裂縫形式出現(xiàn)，修補較困難。整塊敲掉，又實屬可惜，重新澆筑將會影響工期和浪費資金。因此如何消除和防治早裂病害，對道路工作者來說是一項必須努力攻克的課題。

對早期裂縫的概念，特別是時間段的概念，認識并不統(tǒng)一，這里不作詳述。本文所指的早期裂縫是指：凡是在道路開放交通前產(chǎn)生的裂縫，均稱作早期裂縫。

二、早期裂縫的分類及防治

根據(jù)“早裂”的潛在成因及外部條件的影響，初步歸納后，可將早期裂縫分為四種，分別是：沉降裂縫；干縮裂縫；溫度裂縫；施工裂縫。

（一）沉降裂縫

砼澆筑后，水泥和骨料自然下沉，同時引起泌水，在沉降過程中發(fā)生的裂縫。產(chǎn)生沉降裂縫主要原因，是砼澆筑后，水泥和骨料在下沉階段，如受到鋼筋和其它埋件的局部阻礙、模板移動、基礎沉降，使該處砼產(chǎn)生拉應力和剪應力時，該處就會產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1～3小時產(chǎn)生，屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進行處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能達到較好效果。

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，將導致沉降停止。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，應從以下三方面著手：（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）選擇在沉降結束以前快速硬化，而又不失去粘結力的水泥和外加劑；（3）施工良好震搗，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少砼沉降。

（二）干縮裂縫

水泥砼澆筑后，在硬化的過程中，由于水泥水化生成物的體積比原來物質的體積小，加上游離水在空氣中蒸發(fā)及凝膠體失水而緊縮，隨著砼何體積收縮產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于當時砼的抗拉強度，而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的主要特征：表面開裂，縱橫交錯，沒有一定規(guī)律；縫寬和長度都很小，與發(fā)絲相似，不注意時較難發(fā)現(xiàn)。

干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見危害之一。內外研究資料表明，砼的干燥收縮也是砼特性之一，正是因為這一特征，能使砼密實，提高砼與鋼筋之間的粘結力。但是干縮量超過一定程度就會產(chǎn)生裂縫。

干縮裂縫的產(chǎn)生與使用材料、配合比、板塊尺寸、養(yǎng)護條件、外加劑等有密切關系，根據(jù)對干縮裂縫的認識，對其成因分述如下：（1）在冬季或夏季施工，往往由于養(yǎng)護不及時，讓砼風吹日曬，造成砼表面水分蒸發(fā)速度過快，超過了泌水速度，因而產(chǎn)生干縮裂縫；（2）對于塑性砼來說，從凝結到硬化結束，就是早期收縮期間，也是砼快速失去塑性的過程。此時，如果砂率過大，石料含泥量過多，或是采用干縮量較大的水泥，都會造成砼過量收縮而產(chǎn)生裂縫。

多年實踐證明：水泥標號越高，收縮越大；礦渣水泥比普通水泥收縮大；級配骨料粒徑越小，收縮愈大；生產(chǎn)干縮裂縫危害的機會就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務是消除一切可能誘導“干裂”產(chǎn)生的因素。主要應從以下三方面入手；（1）根據(jù)不同氣候條件，選用合理級配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等，從減少干縮率，來防止干縮裂縫；（2）嚴格施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，及時采用涼棚或其它遮蓋物，將砼覆蓋起來，避免風吹干燥，日光直接照射，進入養(yǎng)護期后，注意養(yǎng)生；（3）不同外加劑及劑量，對砼干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應對干縮率作試驗后，再確定是否摻配和摻配量。

（三）溫度裂縫

水泥砼具有熱脹冷縮的性質。由于水泥水化作用，是伴隨發(fā)熱的化學反應，所以，在硬化的過程中釋放大量熱能，使溫度上升。經(jīng)參考有關實測資料，在通常溫度范圍內，砼溫度上升1℃，每米膨脹0.01毫米。這種溫度變形，對大面積砼板塊，極為不利。砼路面板的內部溫度增高有時可達到40～60℃，使內部砼產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而板面砼隨著晚上氣溫降低，濕水養(yǎng)護而冷卻收縮。內部膨脹與外部收縮，互相制約，產(chǎn)生很大拉應力，而外部砼所受拉應力一旦超過砼當時的極限抗拉強度時，板塊就會產(chǎn)生裂縫。

經(jīng)幾年來現(xiàn)場觀察溫度裂縫的結果是：橫向裂縫多于縱向裂縫，板中裂縫多于板邊裂縫，縫寬大小不一，受溫度影響大。另外，在某些路段，因踞縫不及時，而在靠近設計伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)則的溫度裂縫，這種情況在香港大道施工時曾多次出現(xiàn)。

對溫度裂縫的處理，尚未較成熟的辦法。按常規(guī)整塊打掉，返工重澆，浪費較大。我市常用辦法是用切割機垂直切除損壞部分，破除運走，重新澆筑單層鋼筋砼，以保證損壞塊的強度及穩(wěn)定性。

對于溫度裂縫，應該樹立以防為主的思想。在施工管理的過程中，我們積累了不少的好經(jīng)驗和預防措施。綜合起來，主要有下面三條：（1）砼單位骨料用量愈大，其熱膨脹系數(shù)愈小。水泥漿含量愈多，則砼膨脹系數(shù)愈大。因此，合理選擇級配，采用水化熱較低水泥，減少水泥及用水量，降低砼膨脹值，是防止溫度裂縫的主要途徑；（2）施工管理中，應注意人工降溫措施，對表層砼采取保溫保濕防護措施，減少溫度變形；（3）對于大面積砼路面施工，應該做到及時鋸縫，這是防止溫度裂縫的有效措施。

（四）施工裂縫

在砼早期裂縫中，可以說沒一種裂縫不與施工因素有關。施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)生的裂縫。

從我市市政道路施工中比較常見的施工裂縫，追蹤其成因主要有兩方面：（1）震搗不夠，拆摸過早，因而引起砼表面和邊部開裂；（2）在不中斷交通的情況下，分邊施工，先期施工的砼板塊通車后，影響新澆筑的板塊，產(chǎn)生震動裂縫。

對防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個純技術問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴格加強施工質量，正確執(zhí)行施工技術操作規(guī)程，因施工因素產(chǎn)生的裂縫是可以防止和避免的。

三、早期裂縫的潛在因素

除了上述肉眼可見的裂縫外，許多學者對砼變形與破壞的內在原因進行了研究。認為砼在外力作用下的變形裂縫是內部裂縫的發(fā)展，是量變到質變的具體現(xiàn)。這一新的啟迪，導致對砼變形破壞原因的研究向前邁進了一大步，為砼開創(chuàng)了新的研究領域即對砼內部的研究。

所謂微裂縫，是每一種肉眼無法看到，只有用顯微鏡或超聲波探測器才能發(fā)現(xiàn)的裂縫。這種由于沉陷、水化、干燥、碳化等因素產(chǎn)生的微裂縫，在未受外力作用之前，就存在于砼內部。

對于微裂縫，就其存在來說，它是誘發(fā)早期裂縫的潛在因素。就其發(fā)展來看，它是路面在通車受力后，大開裂或變形破壞的禍根之一。所以我們在研究早期裂縫病害中，應該首先認識和掌握微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展基因，才能從根本上防止和消除微裂縫。隨著對微裂縫研究的發(fā)展，目前已觀測到對水泥砼力學性質具有很大影響的微裂縫主要有三種：（1）界面裂縫：界面裂縫存在于砂漿和粗骨料粘結面上。由于砼硬化過程中，砂漿的水化作用和收縮引起砂漿體積變化而產(chǎn)生的應力，破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結力，而形成雜亂無章分布的微細裂縫。另一原因，是砼成型后的泌水作用，某些上升的水分為骨料所阻，因而聚集于粗骨料的下緣，妨礙粘結而成為界面裂縫，這種裂縫對砼的變形性質起著重要的作用；（2）砂漿裂縫：砂漿本身產(chǎn)生的裂縫。主要由水泥含堿量和溫度變化引起砂漿膨脹而生產(chǎn)。這種裂縫在受力或其它因素的作用下，將會連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫，此時砼將會遭到嚴重破壞；（3）骨料裂縫：骨料粒子內部產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在骨料（石料）中因石質和成巖紋理的原因，使其在開采和扎碎過程中形成微裂縫。以上三種裂縫常常形成兩條粘結裂縫，并且以砂漿裂縫為聯(lián)結而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學作用等因素的影響下，常常引起早期和后期的砼破壞。

微裂縫對路面砼有著極大地破壞作用，甚至比已發(fā)現(xiàn)的早期裂縫還具有破壞性。因為它是埋藏的“地下炸彈”。所以我們應該盡量消除和防止微裂縫的產(chǎn)生。防止和減少微裂縫，可從三方面著手：（1）嚴格選擇骨料。選擇石質均勻一致，不易風化，無裂紋，無剝落的堅硬巖石作為粗骨料，并且嚴格控制針片狀；細骨料含泥量不得超過規(guī)范標準。消除和減少骨料裂縫的產(chǎn)生；（2）控制水灰比。特別是水泥用量，應嚴格按級配計算配比，嚴禁使用高堿量水泥。盡量降低用水量，減少泌水沉降而造成砂漿裂縫條件；（3）注意砼施工操作方法，減少從攪拌到成型之間的時間和運輸路程，避免砼過早凝聚及泌水現(xiàn)象而致微裂。必須堅持做到砼攪拌均勻，震搗密實。使砼相互粘結密實穩(wěn)定，有效消除界面裂縫和砂漿裂縫。

作者簡介：黃全芳（1973－），女，廣西市政工程有限公司經(jīng)營部經(jīng)理。