水泥混凝土早期裂縫的分類及防治

安永福

[摘要]水泥混凝土早期裂縫的分類有沉降裂縫;干縮裂縫;溫度裂縫;施工裂縫。在研究早期裂縫病害中,應(yīng)該認(rèn)識(shí)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。

[關(guān)鍵詞]水泥混凝土 早期裂縫 分類 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(shí)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(dòng)、基礎(chǔ)沉降,使該處砼產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí),該處就會(huì)產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1~3小時(shí)產(chǎn)生,屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進(jìn)行處理,可重新加壓抹平,使裂縫閉合,能達(dá)到較好效果。

為防止和減少沉降裂縫,應(yīng)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(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(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,隨著砼何體積收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于當(dāng)時(shí)砼的抗拉強(qiáng)度,而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的主要特征:表面開裂,縱橫交錯(cuò),沒有一定規(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)。

干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見危害之一。因內(nèi)外研究資料表明,砼的干燥收縮也是砼特性之一,正是因?yàn)檫@一特征,能使砼密實(shí),提高砼與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過一定程度就會(huì)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(hù)條件、外加劑等有密切關(guān)系,根據(jù)對(duì)干縮裂縫的認(rèn)識(shí),對(duì)其成因分述如下:(1)在冬季或夏季施工,往往由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí),讓砼風(fēng)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(duì)于塑性砼來說,從凝結(jié)到硬化結(jié)束,就是早期收縮期間,也是砼快速失去塑性的過程。此時(shí),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(huì)造成砼過量收縮而產(chǎn)生裂縫。

三、溫度裂縫

水泥砼具有熱脹冷縮的性質(zhì)。由于水泥水化作用,是伴隨發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng),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(guān)實(shí)測(cè)資料,在通常溫度范圍內(nèi),砼溫度上升1℃,每米膨脹0.01毫米。這種溫度變形,對(duì)大面積砼板塊,極為不利。砼路面板的內(nèi)部溫度增高有時(shí)可達(dá)到40~60℃,使內(nèi)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(hù)而冷卻收縮。內(nèi)部膨脹與外部收縮,互相制約,產(chǎn)生很大拉應(yīng)力,而外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過砼當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),板塊就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

對(duì)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(fèi)較大。我市常用辦法是用切割機(jī)垂直切除損壞部分,破除運(yùn)走,重新澆筑單層鋼筋砼,以保證損壞塊的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

對(duì)于溫度裂縫,應(yīng)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(yàn)和預(yù)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(jí)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(yīng)注意人工降溫措施,對(duì)表層砼采取保溫保濕防護(hù)措施,減少溫度變形。(3)對(duì)于大面積砼路面施工,應(yīng)該做到及時(shí)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(guān)。施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)生的裂縫。

從我省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(dòng)裂縫。

對(duì)防止施工裂縫的產(chǎn)生,并非一個(gè)純技術(shù)問題,在很大程度上是施工管理問題。只要嚴(yán)格加強(qiáng)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。

除了上述肉眼可見的裂縫外,許多學(xué)者對(duì)砼變形與破壞的內(nèi)在原因進(jìn)行了研究。認(rèn)為砼在外力作用下的變形裂縫是內(nèi)部裂縫的發(fā)展,是量變到質(zhì)變的具體體現(xiàn)。

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(cè)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(nèi)部。

對(duì)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?cè)谘芯吭缙诹芽p病害中,應(yīng)該首先認(rèn)識(shí)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(duì)微裂縫研究的發(fā)展,目前已觀測(cè)到對(duì)水泥砼力學(xué)性質(zhì)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(jié)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(yīng)力,破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結(jié)力,而形成雜亂無章分布的微細(xì)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(jié)而成為界面裂縫,這種裂縫對(duì)砼的變形性質(zhì)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(huì)連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫,此時(shí)砼將會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。

(3)骨料裂縫

骨料粒子內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在骨料(石料)中因石質(zhì)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(jié)裂縫,并且以砂漿裂縫為聯(lián)結(jié)而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學(xué)作用等因素的影響下,常常引起早期和后期的砼破壞。

五、結(jié)束語

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)看到孤立,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,減少早期裂縫所造成的損失。