水泥混凝土路面硬化初期裂缝的成因及防治＊

查 杰

(唐山市玉田县交通局,河北唐山064100)

水泥混凝土路面硬化初期裂缝的成因及防治＊

查 杰

(唐山市玉田县交通局,河北唐山064100)

结合施工经验,从理论和施工两方面,对混凝土路面硬化初期裂缝问题进行了分析,从原材料的进场控制、混凝土的配合比、规范施工等方面,提出了混凝土硬化初期裂缝的防治。

水泥混凝土路面;硬化初期;裂缝

一、概述

随着水泥混凝土路面结构在道路上的广泛应用,其内在和外观的质量要求越来越高,但水泥混凝土路面裂缝问题在施工中经常出现,尤其是在水泥混凝土路面硬化初期裂缝更容易出现,严重影响了路面质量。结合施工经验,对于混凝土路面硬化初期裂缝问题提出一点见解。

二、混凝土硬化初期裂缝的成因

(一)理论上

1.在混凝土凝结初期,由于水泥胶块的收缩及泌水、骨料下沉等原因,在骨料与水泥胶块的接触面上以及水泥胶块内部将形成微裂缝,在重荷载作用下,裂缝扩展很快。

2.混凝土在空气中开始结硬时体积就减少,整个收缩过程延续2年以上,初期收缩变形发展最快。引起混凝土收缩的主要原因是干燥失水。水泥混凝土湿料中水分占有一定比例,失水有以下几方面:水泥水化凝固接硬、基层吸水、干燥蒸发等,失水后固然引起收缩变形。混凝土自由收缩只会引起构件体积的收缩而不会产生裂缝,但往往施工时会受到外部(如模板)或内部(钢筋)的约束时,混凝土的收缩受到限制产生拉应力,形成裂缝。

3.水泥熟料中早强矿物铝酸三钙(C3A)水化速度快,水化热高,硬化时体积收缩率大,其含量过大易导致裂缝。

水泥中游离的水化物Ca(OH)2与空气中的CO2发生化学反应,生成CaCO3引起表面体积收缩,同时受到结构内部未碳化物的约束,而引起碳化收缩。水泥中游离的MgO,SO3也容易发生反应而产生裂缝。

4.高细度的水泥必然带来较高的强度,但提高细度也必然带来较大的收缩,易产生裂缝。因此水泥细度应尽可能低一些,最好不要以提高水泥细度的办法提高强度。

5.水泥混凝土的配合比设计如果水泥用量过大或水泥过细,则混凝土收缩变形大,导致产生不规则裂缝。设计水灰比过大,集料粒型或级配不合适,直接影响新拌混凝土的和易性及均匀性,也会导致收缩裂缝。

(二)施工中

1.进场原料自身原因:a.含有早强矿物C3A过高的水泥或过细的水泥拌制成的混凝土容易产生裂缝,库存时间段的水泥,各种成分未完全反应。b.粗骨料中硫化物、泥的含量超过规范标准。细骨料细度模数偏低,含泥量、有机质过高。c.水中硫酸盐含量及水的pH值,都对混凝土裂缝产生直接影响。

2.施工工业原因:a.混合料拌合时间过短,混凝土不均匀,固然出现裂缝。拌合时间过长容易离析泌水而出现裂缝。b.混凝土摊铺前,如果基层很干燥,容易引起混合料失水而产生裂缝。c.混凝土的振捣如果不密实,混凝土本身会沉降,形成沉降裂缝。振捣时间过长,混凝土会离析泌水,出现裂缝。提棒过急会使混凝土表面脱出路槽,出现裂缝。d.人工抹面时,砂浆的厚度宜在3mm左右,过厚容易产生裂缝。人工抹面次数不够,混凝土不密实,收缩率大而容易产生裂缝。e.拉毛时间和方式不合适,会扰动新结构表面产生裂缝。f.切缝时间控制不当,过早会扰动混凝土产生裂缝,过晚则混凝土结构被拉裂。g.养生不及时、不充分,也会引起结构的干燥收缩而产生裂缝。

3.气候不适宜:高温日晒天气会加快水分蒸发导致混凝土产生裂缝。风天加快了混凝土面层水分蒸发而产生裂缝。雨天雨水进入混凝土面层的砂浆中,较少时可补浆,补浆也容易出现裂缝,严重时混合料要刨除。

三、混凝土硬化初期裂缝的防治

(一)原材料的进场控制

1.选择良好的原材料是控制裂缝的关键。选择早期强度低、水化热低、底细度的水泥,其中游离的Ca(OH)2,MgO,SO3含量比较少为宜。水泥需库储,2008年鸦丰线大修工程采用混凝土路面结构,用的是玉螺普灰32.5号水泥,裂缝非常严重,水泥各项指标经市局质监处检验合格,从各方面查找原因,最后认定5月份正是建筑的黄金季节,水泥用量大,没有库储就出厂了。100t水泥库储15d后使用,路面裂缝基本得到控制。

2.细骨料宜选用细度模数偏高,泥的含量低,级配好的中砂,粗骨料中的石粉、泥、硫化物含量要符合规范,水中的硫酸盐含量要低。

(二)严格控制混凝土的配合比

混凝土的配合比设计要严格控制水灰比和水泥用量,满足强度要求下尽可能使用低的水灰比和少的水泥用量。

(三)在混合料中掺粉煤灰

粉煤灰可以提高混凝土的工作性,降低水化热和混凝土的温升,提高抗侵蚀性,减少水泥用量和混凝土的用水量,减少泌水和离析现象,对提高混凝土的质量及抗裂性有着积极的效果,掺粉煤灰的混凝土早期抗拉强度有少量降低(约10%～20%)后期强度不受影响。掺粉煤灰的量一般是水泥用量的15%,同时降低水化热15%左右,产量若加大,需试验后实施。

(四)严格按规范施工

混合料的拌合时间要符合搅拌机械的要求,摊铺前基层要洒水湿润,振捣要均匀,不要漏振,若表面呈现泛浆,平坦无气泡时,要缓缓提起振捣棒,以免提浆,更不宜过振,否则会造成混凝土离析。抹面砂浆不宜过厚,切缝、拉毛、养身要及时。

(五)气候不宜时采取的措施

高温、风大时,要用塑料布苫盖,时时关注天气预报,避开雨天施工。

四、结语

影响混凝土路面硬化初期裂缝的因素是多方面的,原因是复杂的,采取必要的措施可以减少裂缝。但是解决此问题,杜绝裂缝的出现还需要进一步研究。

[1]严家及.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社,1993.

[2]沈蒲生,罗国强.混凝土结构(上)[M].武汉:武汉工业大学出版社,1994.

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

2010-08-10

查杰(1977-),男,河北唐山人,工程师。