混凝土路面裂縫控制處理技術(shù)探討

邱永欽

河源高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)道路工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用C35混凝土,厚度為22 mm,混凝土路面設(shè)計(jì)工程量為11萬(wàn)m2。由于河源地處山區(qū),早晚溫差大,四季分明,夏季氣溫高達(dá)38℃,冬季夜間氣溫低至3℃～4℃,風(fēng)速較快。在這種自然環(huán)境下進(jìn)行混凝土路面施工,混凝土路面極易產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量通病。此外,混凝土路面的工程量大,若由于裂縫產(chǎn)生所造成的質(zhì)量事故,將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此,我結(jié)合本工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,對(duì)混凝土路面常見(jiàn)的裂縫進(jìn)行原因分析,并提出相應(yīng)的裂縫控制處理措施,以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)混凝土路面施工。

1 混凝土路面產(chǎn)生裂縫的種類(lèi)和原因

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫通常發(fā)生在新澆筑路面的混凝土表面。當(dāng)環(huán)境的濕度低、溫度高和風(fēng)的作用下造成混凝土表面水分迅速損失時(shí)就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫,塑性收縮裂縫一般在混凝土終凝以前或在養(yǎng)護(hù)開(kāi)始以前發(fā)生。

新澆筑的混凝土表面水分蒸發(fā)速度與溫度、濕度和風(fēng)速有很大關(guān)系,混凝土溫度高、環(huán)境濕度低和風(fēng)速大都會(huì)加快混凝土表面水分蒸發(fā)速度;當(dāng)新澆筑的混凝土表面水分蒸發(fā)速度大于泌水補(bǔ)給速度時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生收縮,由于受到下層混凝土的約束,在已經(jīng)變得干稠凝固但又在軟弱的塑性混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土表面生成淺的、伸向各個(gè)方向的短裂縫,一般表面裂縫比較寬,長(zhǎng)度幾厘米到幾十厘米甚至可以到2 m甚至3 m,最終形成塑性收縮裂縫。

1.2 干縮裂縫

混凝土在約束條件下的干縮是混凝土產(chǎn)生干縮裂縫的一個(gè)比較常見(jiàn)的原因,水泥石損失水分引起干縮,它的干縮可高達(dá)長(zhǎng)度的1%,混凝土集料的內(nèi)部約束作用也可使干縮值減少約0.05%,相反混凝土浸水時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹。

濕度的改變引起體積變化是混凝土的一種性質(zhì),如收縮時(shí)沒(méi)有約束,混凝土不會(huì)產(chǎn)生裂縫,在收縮的同時(shí)存在約束(通常這種約束是由結(jié)構(gòu)的另一部分和底層產(chǎn)生的)會(huì)引起拉應(yīng)力,拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土將產(chǎn)生裂縫,裂縫能夠在比開(kāi)裂應(yīng)力小得多的應(yīng)力作用下擴(kuò)展延伸,最終形成干縮裂縫。

2 影響混凝土路面開(kāi)裂的因素

2.1 澆筑

混凝土的澆筑條件和澆筑速度能通過(guò)下述因素如泌水、模板內(nèi)的離析、溫度、模板變形和地基的不均勻沉陷等對(duì)混凝土的開(kāi)裂產(chǎn)生影響。

2.2 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)濕度是一個(gè)很重要的條件,如果新澆筑的混凝土在澆筑后迅速干燥,混凝土表面達(dá)到一定程度的硬化,但徐變又不能緩解塑性收縮引起的體積變化,混凝土又沒(méi)有足夠的強(qiáng)度抵抗拉應(yīng)力,其就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫。養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)會(huì)影響干縮,但影響很小,然而由于能提高混凝土強(qiáng)度因而能增加抗裂的效果。

2.3 溫度

在最初幾個(gè)小時(shí)當(dāng)混凝土變成固體時(shí)確定了混凝土的基長(zhǎng),隨后冷卻時(shí)從這個(gè)長(zhǎng)度產(chǎn)生收縮,這就是溫度對(duì)混凝土開(kāi)裂的主要影響,這種影響在晝夜溫差大時(shí)大體積混凝土工程中特別重要。

2.4 暴露

暴露的氣候條件對(duì)混凝土開(kāi)裂有很大的影響。很大的溫度梯度和很大的濕度梯度都會(huì)在混凝土表面和內(nèi)部或背面之間產(chǎn)生很大的內(nèi)部約束,導(dǎo)致混凝土路面產(chǎn)生裂縫。

3 混凝土路面裂縫的防止與控制

3.1 材料質(zhì)量控制

1)水泥：進(jìn)場(chǎng)應(yīng)有產(chǎn)品合格證及化驗(yàn)單,不合格的水泥產(chǎn)品堅(jiān)決杜絕進(jìn)場(chǎng)。水泥進(jìn)場(chǎng)后,應(yīng)堆放整齊,不同標(biāo)號(hào)水泥應(yīng)分別堆放并標(biāo)識(shí),不得混合堆放。在運(yùn)輸及保管過(guò)程中,應(yīng)注意防水、防潮,超過(guò)保質(zhì)期(一般為3個(gè)月)或受潮水泥,必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)決定其是否可用或降低標(biāo)準(zhǔn)使用,結(jié)塊水泥不得使用。2)砂：應(yīng)采用符合規(guī)定級(jí)配、細(xì)度模數(shù)在2.5以上的中粗砂,且要求堅(jiān)韌耐磨、表面粗糙有棱角、清潔、有害雜質(zhì)含量低;當(dāng)無(wú)法取得粗、中砂時(shí),經(jīng)配合比試驗(yàn)可行,亦可采用泥土雜質(zhì)含量小于3%的細(xì)砂,注意合理選用砂率。3)碎石：應(yīng)選用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈、級(jí)配符合規(guī)范要求,最大粒徑不超過(guò)40 mm;碎石的粒形以接近正立方體為佳,不宜含有較多針狀顆粒和片狀顆粒。4)外加劑：在必要情況下選用外加劑如減水劑、流化劑等,均能提高新拌混凝土的工作性,提高強(qiáng)度及耐久性。5)水：潔凈、無(wú)雜質(zhì),飲用水可直接使用。

3.2 施工前準(zhǔn)備控制

1)進(jìn)行原材料試驗(yàn)和混凝土配合比設(shè)計(jì),應(yīng)用能滿足和易性要求的最小用水量,不要用過(guò)大的坍落度。

2)混凝土攤鋪前,基層表面應(yīng)灑水潤(rùn)濕,以免混凝土底部水分被干燥基層吸去。灑水量要根據(jù)基層材料、空氣溫度、濕度、風(fēng)速等諸多因素來(lái)確定灑水量,即保證攤鋪混凝土前基層濕潤(rùn),而且盡可能灑布均勻,尤其在基層不平整之處禁止有存水現(xiàn)象。

3.3 施工過(guò)程工藝控制

1)由于塑性收縮裂縫是混凝土處于塑性狀態(tài)時(shí)由于差異的體積收縮所產(chǎn)生的,減少混凝土表面和其他部位混凝土的相對(duì)體積變化是有效的措施?？梢圆扇〈胧p少因干燥的風(fēng)帶來(lái)的水分的迅速損失,例如噴霧濕潤(rùn)混凝土表面的空氣,盡早拉毛并立即用塑料薄膜覆蓋對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù),可以防止和控制塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。2)采用二次收面的方法消除混凝土早期的沉淀收縮,等混凝土沉淀收縮完畢才開(kāi)始混凝土板等的最終抹面。當(dāng)蒸發(fā)速度大于1 kg/(m2?h)時(shí),必須采取措施減少蒸發(fā),抹面拉毛后立即覆蓋并保持濕潤(rùn),以避免產(chǎn)生塑性收縮裂縫。新澆混凝土如出現(xiàn)塑性裂紋或裂縫,必須及時(shí)在混凝土終飾抹面過(guò)程中加以消除。盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù),即在混凝土表面水膜消失以前開(kāi)始養(yǎng)護(hù),防止風(fēng)吹日曬,養(yǎng)護(hù)中斷時(shí),應(yīng)防止迅速干燥或過(guò)渡干燥。3)干縮裂縫可以通過(guò)正確地布置收縮縫和及時(shí)的養(yǎng)護(hù)、切割縮縫加以控制。

3.4 季節(jié)性施工控制

1)夏季施工。夏季施工時(shí)為防止水分過(guò)早的蒸發(fā),一般應(yīng)采取以下措施：根據(jù)運(yùn)距、氣溫、日照的大小決定,一般在30℃氣溫下,要保持氣溫20℃的坍落度,要增加單位用水量4 kg～7 kg。攤鋪、振搗、收水抹面與養(yǎng)護(hù)各道工序應(yīng)銜接緊湊,盡可能縮短施工時(shí)間。在已攤鋪好的路面上,應(yīng)盡量搭設(shè)涼棚,避免表面烈日暴曬。在收水抹面時(shí),因表面過(guò)分干燥而無(wú)法操作的情況下允許灑少量水于表面進(jìn)行收水抹面。2)冬季施工?；炷翉?qiáng)度的增長(zhǎng)主要依靠水泥的水化作用,溫度高,水化作用迅速完成,強(qiáng)度增長(zhǎng)快;溫度低,水化作用慢,強(qiáng)度增長(zhǎng)慢,并且嚴(yán)重受凍的混凝土可以形成一堆互相作用的混合物。因此,盡可能在氣溫高于5℃時(shí)進(jìn)行施工,并且摻加早強(qiáng)劑。氣溫低于5℃非施工不可時(shí),可采用高標(biāo)號(hào)快凝水泥或加熱水;或在混凝土表面覆蓋蓄熱保溫材料等措施。用擋風(fēng)板來(lái)減小風(fēng)速或者遮蓋混凝土表面防止水分蒸發(fā)過(guò)快、減小表面和內(nèi)部的溫差等都是冬季路面控制塑性收縮裂縫的有效措施。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)混凝土兩種主要類(lèi)型裂縫原因的分析,并對(duì)其采取了相應(yīng)的技術(shù)措施,使得混凝土路面裂縫得到了有效控制,其施工質(zhì)量得到了很大的提高?；炷谅访娼?jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收,施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

[1]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[2]蔣元駒,韓素芳.混凝土工程病害與修補(bǔ)加固[M].北京：海洋出版社,1996.

[3]楊崇永,莫 魯,張 忠.混凝土結(jié)構(gòu)工程[M].北京：中國(guó)建筑出版社,1993.

[4]公路施工手冊(cè)(路面)[M].北京：人民交通出版社,1986.

[5]牛秀美,吝 帥.淺談混凝土裂縫的成因及預(yù)防[J].山西建筑,2008,34(24)：165-166.