水泥混凝土路面硬化初期裂縫的成因及防治＊

查 杰

(唐山市玉田縣交通局,河北唐山064100)

水泥混凝土路面硬化初期裂縫的成因及防治＊

查 杰

(唐山市玉田縣交通局,河北唐山064100)

結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),從理論和施工兩方面,對(duì)混凝土路面硬化初期裂縫問題進(jìn)行了分析,從原材料的進(jìn)場(chǎng)控制、混凝土的配合比、規(guī)范施工等方面,提出了混凝土硬化初期裂縫的防治。

水泥混凝土路面;硬化初期;裂縫

一、概述

隨著水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)在道路上的廣泛應(yīng)用,其內(nèi)在和外觀的質(zhì)量要求越來越高,但水泥混凝土路面裂縫問題在施工中經(jīng)常出現(xiàn),尤其是在水泥混凝土路面硬化初期裂縫更容易出現(xiàn),嚴(yán)重影響了路面質(zhì)量。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)于混凝土路面硬化初期裂縫問題提出一點(diǎn)見解。

二、混凝土硬化初期裂縫的成因

(一)理論上

1.在混凝土凝結(jié)初期,由于水泥膠塊的收縮及泌水、骨料下沉等原因,在骨料與水泥膠塊的接觸面上以及水泥膠塊內(nèi)部將形成微裂縫,在重荷載作用下,裂縫擴(kuò)展很快。

2.混凝土在空氣中開始結(jié)硬時(shí)體積就減少,整個(gè)收縮過程延續(xù)2年以上,初期收縮變形發(fā)展最快。引起混凝土收縮的主要原因是干燥失水。水泥混凝土濕料中水分占有一定比例,失水有以下幾方面:水泥水化凝固接硬、基層吸水、干燥蒸發(fā)等,失水后固然引起收縮變形。混凝土自由收縮只會(huì)引起構(gòu)件體積的收縮而不會(huì)產(chǎn)生裂縫,但往往施工時(shí)會(huì)受到外部(如模板)或內(nèi)部(鋼筋)的約束時(shí),混凝土的收縮受到限制產(chǎn)生拉應(yīng)力,形成裂縫。

3.水泥熟料中早強(qiáng)礦物鋁酸三鈣(C3A)水化速度快,水化熱高,硬化時(shí)體積收縮率大,其含量過大易導(dǎo)致裂縫。

水泥中游離的水化物Ca(OH)2與空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成CaCO3引起表面體積收縮,同時(shí)受到結(jié)構(gòu)內(nèi)部未碳化物的約束,而引起碳化收縮。水泥中游離的MgO,SO3也容易發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生裂縫。

4.高細(xì)度的水泥必然帶來較高的強(qiáng)度,但提高細(xì)度也必然帶來較大的收縮,易產(chǎn)生裂縫。因此水泥細(xì)度應(yīng)盡可能低一些,最好不要以提高水泥細(xì)度的辦法提高強(qiáng)度。

5.水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)如果水泥用量過大或水泥過細(xì),則混凝土收縮變形大,導(dǎo)致產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。設(shè)計(jì)水灰比過大,集料粒型或級(jí)配不合適,直接影響新拌混凝土的和易性及均勻性,也會(huì)導(dǎo)致收縮裂縫。

(二)施工中

1.進(jìn)場(chǎng)原料自身原因:a.含有早強(qiáng)礦物C3A過高的水泥或過細(xì)的水泥拌制成的混凝土容易產(chǎn)生裂縫,庫存時(shí)間段的水泥,各種成分未完全反應(yīng)。b.粗骨料中硫化物、泥的含量超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)偏低,含泥量、有機(jī)質(zhì)過高。c.水中硫酸鹽含量及水的pH值,都對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生直接影響。

2.施工工業(yè)原因:a.混合料拌合時(shí)間過短,混凝土不均勻,固然出現(xiàn)裂縫。拌合時(shí)間過長容易離析泌水而出現(xiàn)裂縫。b.混凝土攤鋪前,如果基層很干燥,容易引起混合料失水而產(chǎn)生裂縫。c.混凝土的振搗如果不密實(shí),混凝土本身會(huì)沉降,形成沉降裂縫。振搗時(shí)間過長,混凝土?xí)x析泌水,出現(xiàn)裂縫。提棒過急會(huì)使混凝土表面脫出路槽,出現(xiàn)裂縫。d.人工抹面時(shí),砂漿的厚度宜在3mm左右,過厚容易產(chǎn)生裂縫。人工抹面次數(shù)不夠,混凝土不密實(shí),收縮率大而容易產(chǎn)生裂縫。e.拉毛時(shí)間和方式不合適,會(huì)擾動(dòng)新結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫。f.切縫時(shí)間控制不當(dāng),過早會(huì)擾動(dòng)混凝土產(chǎn)生裂縫,過晚則混凝土結(jié)構(gòu)被拉裂。g.養(yǎng)生不及時(shí)、不充分,也會(huì)引起結(jié)構(gòu)的干燥收縮而產(chǎn)生裂縫。

3.氣候不適宜:高溫日曬天氣會(huì)加快水分蒸發(fā)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。風(fēng)天加快了混凝土面層水分蒸發(fā)而產(chǎn)生裂縫。雨天雨水進(jìn)入混凝土面層的砂漿中,較少時(shí)可補(bǔ)漿,補(bǔ)漿也容易出現(xiàn)裂縫,嚴(yán)重時(shí)混合料要刨除。

三、混凝土硬化初期裂縫的防治

(一)原材料的進(jìn)場(chǎng)控制

1.選擇良好的原材料是控制裂縫的關(guān)鍵。選擇早期強(qiáng)度低、水化熱低、底細(xì)度的水泥,其中游離的Ca(OH)2,MgO,SO3含量比較少為宜。水泥需庫儲(chǔ),2008年鴉豐線大修工程采用混凝土路面結(jié)構(gòu),用的是玉螺普灰32.5號(hào)水泥,裂縫非常嚴(yán)重,水泥各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)市局質(zhì)監(jiān)處檢驗(yàn)合格,從各方面查找原因,最后認(rèn)定5月份正是建筑的黃金季節(jié),水泥用量大,沒有庫儲(chǔ)就出廠了。100t水泥庫儲(chǔ)15d后使用,路面裂縫基本得到控制。

2.細(xì)骨料宜選用細(xì)度模數(shù)偏高,泥的含量低,級(jí)配好的中砂,粗骨料中的石粉、泥、硫化物含量要符合規(guī)范,水中的硫酸鹽含量要低。

(二)嚴(yán)格控制混凝土的配合比

混凝土的配合比設(shè)計(jì)要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,滿足強(qiáng)度要求下盡可能使用低的水灰比和少的水泥用量。

(三)在混合料中摻粉煤灰

粉煤灰可以提高混凝土的工作性,降低水化熱和混凝土的溫升,提高抗侵蝕性,減少水泥用量和混凝土的用水量,減少泌水和離析現(xiàn)象,對(duì)提高混凝土的質(zhì)量及抗裂性有著積極的效果,摻粉煤灰的混凝土早期抗拉強(qiáng)度有少量降低(約10%～20%)后期強(qiáng)度不受影響。摻粉煤灰的量一般是水泥用量的15%,同時(shí)降低水化熱15%左右,產(chǎn)量若加大,需試驗(yàn)后實(shí)施。

(四)嚴(yán)格按規(guī)范施工

混合料的拌合時(shí)間要符合攪拌機(jī)械的要求,攤鋪前基層要灑水濕潤,振搗要均勻,不要漏振,若表面呈現(xiàn)泛漿,平坦無氣泡時(shí),要緩緩提起振搗棒,以免提漿,更不宜過振,否則會(huì)造成混凝土離析。抹面砂漿不宜過厚,切縫、拉毛、養(yǎng)身要及時(shí)。

(五)氣候不宜時(shí)采取的措施

高溫、風(fēng)大時(shí),要用塑料布苫蓋,時(shí)時(shí)關(guān)注天氣預(yù)報(bào),避開雨天施工。

四、結(jié)語

影響混凝土路面硬化初期裂縫的因素是多方面的,原因是復(fù)雜的,采取必要的措施可以減少裂縫。但是解決此問題,杜絕裂縫的出現(xiàn)還需要進(jìn)一步研究。

[1]嚴(yán)家及.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社,1993.

[2]沈蒲生,羅國強(qiáng).混凝土結(jié)構(gòu)(上)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1994.

[3]黃土元.混凝土早期裂紋的成因及防治[J].混凝土,2000,(7):28-31.

2010-08-10

查杰(1977-),男,河北唐山人,工程師。