淺談夏季施工中混凝土路面早期裂縫產(chǎn)生的分析與防治

黃丹

【摘 要】介紹了具有較大水平表面積水泥混凝土產(chǎn)生早期裂縫的原因和防治方法。

【關(guān)鍵詞】混凝土；夏季施工；表面早期裂縫

1.具有較大表面積的混凝土夏季施工主要特點(diǎn)

（1）氣候炎熱、氣溫高。

（2）混凝土的組成材料溫度高。

由于氣溫高、陽光照射，用于組成混凝土混合物的砂、石材料溫度較高。

新出廠水泥往往溫度高，由于氣候炎熱，水泥中的熱量不易散發(fā)，加上太陽照射等因素的影響，使得水泥的溫度較高，某些水泥的溫度可高達(dá)70℃。

（3）混凝土基礎(chǔ)或模板等支承物的溫度高。

（4）裸露面大受環(huán)境影響大。

（5）氣候多變。

2.早期裂縫形成的內(nèi)因

（1）水泥混凝土堆聚結(jié)構(gòu)的分層現(xiàn)象。水泥混凝土在澆搗過程中，都會(huì)發(fā)生不同程度的分層現(xiàn)象，由于混凝土形成堆聚結(jié)構(gòu)的過程中具有分層性，這種分層性使混凝土從表層到內(nèi)層其強(qiáng)度越來越強(qiáng)，表層的抗拉能力最弱，這便是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

（2）水泥的水化反應(yīng)。在拌和、振搗、凝結(jié)、硬化的過程中，水泥與水自始至終存在著水化反應(yīng)，試驗(yàn)表明在水化反應(yīng)過程中混凝土有2次升溫與降溫過程，混凝土的體積也有2次脹、縮形變。如果混凝土體不受任何約束，這種脹縮變形就可以自由進(jìn)行。

（3）水泥混凝土的干縮作用。水在水泥混凝土中，大約只有水泥重量的15%～20%。水是水化反應(yīng)所必須的，其余大部分蒸發(fā)掉，使混凝土產(chǎn)生干縮變形。而其收縮量是不容低估的，根據(jù)有關(guān)資料介紹，由水泥混凝土中的水泥漿形成水泥石，在水泥石中只要產(chǎn)生3%的體積變形，就足以使水泥石和集料界面上產(chǎn)生的拉應(yīng)力達(dá)13MPa。在混凝土凝結(jié)硬化期間，其內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度很小，由于冷縮和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此時(shí)的抗拉強(qiáng)度，因而導(dǎo)致了混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。

3.早期裂縫形成的外因

3.1溫度的變化

（1）由于熱脹冷縮的作用，氣溫較高的白天和上半夜?jié)仓幕炷?，在次日早晨氣溫最低時(shí)，必將產(chǎn)生體積收縮，即溫度變形。

（2）夏季在陽光的暴曬和干熱風(fēng)影響下，砂、石料的溫度可高達(dá)60～70℃，拌制出來的混凝土的溫度可達(dá)40℃左右。

（3）“假凝”或早凝結(jié)造成早期裂縫的產(chǎn)生。原本溫度就比較高的混凝土拌和物攤鋪成型后，在太陽光的輻射下，溫度迅速上升（尤其是表面部分） ，造成“假凝”或過早凝結(jié)，產(chǎn)生裂縫。

（4）高溫基層的影響也易產(chǎn)生早期裂縫。被暴曬而致高溫的基層，在攤鋪前基層溫度降低不多，混凝土攤鋪后在下部形成一高溫層，以較快的速度凝結(jié)硬化及收縮，但受到基層的約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，形成微波紋，漸漸向上反應(yīng)，成為早期裂縫。

3.2切縫工藝的影響

從理論上講，只要在水泥混凝土塊硬化收縮之前進(jìn)行切縫工藝，就可以克服早期裂縫的產(chǎn)生。但切縫工藝要求混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（約5～10MPa）方可進(jìn)行，否則縫口將是不規(guī)則毛邊，在這段時(shí)間內(nèi)，由于化學(xué)收縮、干濕變形與溫度變形的變形量最顯著，而混凝土的強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生早期裂縫。

3.3縱向隔離層失效，填擋混凝土拉裂

在多車道混凝土路面工程施工中，常常是分車道間隔澆筑混凝土。當(dāng)先澆筑的混凝土兩側(cè)板已完成橫向切縫，而填擋混凝土未能及時(shí)切縫時(shí)，若兩側(cè)隔離層因涂刷不當(dāng)，或因施工破壞，兩側(cè)板體的收縮通過摩阻力的作用而夾持填擋混凝土板塊一同收縮，也會(huì)引起拉裂。

3.4傳力桿安裝不當(dāng)

在某路段的一次施工中，有一種斷裂發(fā)生在切縫的15m范圍內(nèi)，經(jīng)調(diào)查分析，是傳力桿放斜或自由端失效，致使混凝土板收縮受限制，產(chǎn)生路面斷裂。

3.5混凝土配合比不均或拌和時(shí)間不足

施工中如果不能嚴(yán)格控制配合比，特別水灰比，也是釀成早期裂縫出現(xiàn)的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度，也與干縮裂縫有關(guān)。水多，混凝土的干縮性就大；水泥量多，則塑性變形就大。骨料含泥量大，骨料表面形成泥漿薄膜的顆粒就多，骨料與水泥間的膠結(jié)力就會(huì)降低，混凝土內(nèi)部的薄弱部位就增多。配料不準(zhǔn)或攪拌時(shí)間不足，生產(chǎn)出的混凝土強(qiáng)度變化就不均勻，強(qiáng)度弱區(qū)應(yīng)力就容易集中，促使混凝土產(chǎn)生早期裂縫。

3.6施工組織不正常

在混凝土澆筑過程中，因停電、機(jī)械故障、就餐停拌等因素，使已澆筑的混凝土的接薦面出現(xiàn)初凝，再澆筑時(shí)，先澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土間就會(huì)出現(xiàn)人為的薄弱面，形成不規(guī)則的接縫。例如，桂林西環(huán)二期（將軍路口至二機(jī)床廠段） 的一早期裂縫就是因停電不能連續(xù)作業(yè)又處理不當(dāng)造成。另外，不及時(shí)拆除邊模，使兩側(cè)模板約束板體的自由收縮，也可能產(chǎn)生早期裂縫。

3.7混凝土養(yǎng)生不當(dāng)

水泥混凝土的養(yǎng)生是保證混凝土質(zhì)量的重要工序之一，養(yǎng)生的目的是為混凝土的硬化在最佳溫度與濕度下完成，使混凝土的強(qiáng)度得以順利增長。養(yǎng)生不足，混凝土將被“燒灼”。養(yǎng)生不當(dāng)混凝土表面水分蒸發(fā)過快，形成干縮裂縫。

3.8基層質(zhì)量的影響

混凝土板塊的自由伸縮受側(cè)向和底面的約束。所謂底面約束面是指基層頂面，如果基層發(fā)生變異，如基層本身有裂縫，粗糙度大或小等，都將因摩擦力的作用，導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫。

4.防治措施

4.1選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法盡早開始養(yǎng)護(hù)

盡早開始養(yǎng)護(hù)并保持混凝土表面濕潤，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進(jìn)行。對(duì)采用各種養(yǎng)護(hù)的新澆混凝土，爭取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養(yǎng)生，但養(yǎng)生時(shí)一般不能污染或損傷混凝土已成型表面，因此必須選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法及最佳的養(yǎng)護(hù)開始時(shí)間。

4.2增大空氣相對(duì)濕度

增大空氣相對(duì)濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發(fā)率，在新澆混凝土上風(fēng)向或周圍采用噴水霧的辦法來增加空氣的相對(duì)濕度，是一種簡便易行、費(fèi)用低廉的有效措施。簡易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設(shè)在新澆混凝土工地四周或上風(fēng)向，通過注入一定水壓的水使其形成針孔噴霧。

4.3降低混凝土溫度

降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。表面水分蒸發(fā)率。

4.4控制集料含泥量

粘土的收縮遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥石的收縮，集料中含有小量的粘土?xí)鸹炷恋母呤湛s，而引起開裂，因此，夏季施工更應(yīng)嚴(yán)格控制集料的含泥量。

4.5優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)

通過優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，選用級(jí)配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比或摻加能減小收縮、防止開裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。

4.6減少溫差效應(yīng)

夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，要將暴曬于烈日下的砂石料灑水潤濕，并盡量避開烈日高溫施工，以防止早期裂縫的產(chǎn)生。冬季施工要備好擋風(fēng)、保暖棚，并采取相應(yīng)的冬季施工措施。

4.7采用正確的切縫工藝

（1）掌握切縫的合理時(shí)間。切縫的目的在于把混凝土內(nèi)部的應(yīng)力適時(shí)地釋放，而切縫又要求混凝土必須具備一定的強(qiáng)度。

（2）控制切縫的長度和深度。切縫深度一般為板厚的1P3～1P4為宜（或按設(shè)計(jì)） 。切縫從一端走向另一端，如果端頭為填擋混凝土還沒有施工，可以留1cm左右不切通，以免填擋混凝土施工時(shí)水泥漿漏入縫內(nèi)，待填擋混凝土切縫時(shí)一起切通。

4.8掌握合理的拆模時(shí)間

縱縫施工時(shí)，對(duì)已澆混凝土板的縫壁要均勻地涂刷二道60#瀝青，以減小側(cè)面的摩阻力，并把先澆與后澆的混凝土板隔開，防止斷裂傳遞。

4.9嚴(yán)格規(guī)范施工，確保工序質(zhì)量

由于復(fù)合外加劑中的膨脹劑能產(chǎn)生具有膨脹性的水化產(chǎn)物，而使混凝土具有一定的膨脹變形，它能補(bǔ)償一部分混凝土的收縮，其早強(qiáng)組分提高了早期強(qiáng)度，從而使混凝土內(nèi)部裂縫減少。復(fù)合外加劑緩凝組分可推遲和減小收縮，從而可降低早期縮裂現(xiàn)象。