水泥混凝土路面早期裂缝的产生原因及预防控制

　　一、裂缝产生的原因分析
　　1、温度变化引起裂缝。
　　由于混凝土具有热胀冷缩的性质，混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的热量，而混凝土又是热的不良导体、散热缓慢，混凝土内部的温度较外部高，有时温差可达50℃～70℃，这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而外部混凝土随气温降低冷却收缩，尤其是受到气温、湿度及风等突变影响收缩更大。此时，内部混凝土膨胀与外部收缩相互制约，将产生很大的拉应力，当外部混凝土所受的拉应力超过混凝土当时的极限抗拉强度时，将产生裂缝。
　　工程中因为温度变化引起的裂缝比较普遍。例如在笔者监理的南大线工程中，在KO+270～KO+370第二幅路面浇捣过程中，因施工单位割缝不够及时，加之当晚气温骤降，现场量测的路面昼夜温差达到32℃，结果在KO+320左右处产生了一条横向不规则贯穿裂缝。
　　2、混凝土干缩导致裂缝
　　干缩是指混凝土凝结以后出现体积减缩的现象，这种收缩是长期持久的，这主要是由于置于未饱和空气中的混凝土因水分的散失引起的，而混凝土干燥时的体积变化并不等于散失出去水的体积。混凝土在干燥的空气中硬化，由于水分的逐渐蒸发，体积逐渐干缩，而这种干缩往往是表面较大，内部较小，所以常在表面产生许多微细的裂缝。
　　影响混凝土干燥收缩的主要因素有集料和湿差。集料的影响大小取决于集料在混凝土中的含量，如果当混凝土的强度一定，和易性低的拌合物含有的集料比和易性高的多一些时，和易性低的混凝土的干燥收缩就小，除了混凝土内部集料影响外，混凝土本身在湿差作用下也产生收缩。这时由于混凝土水份的逸失发生在表面层上，与混凝土内部的湿度形成湿差，当干燥以不对称方式发生时，则可能引起翘曲，而使混凝土路面板断裂，出现裂缝。
　　3、混凝土中的胶凝材料水泥自身水化引起收缩裂缝。
　　它是一种化学反应收缩，水化生成物体积变小，形成相对收缩，引起裂缝的产生，但这种收缩随混凝土龄期增长而增加，40d后渐趋稳定，它的影响相对较小。
　　4、施工原因引起的裂缝
　　1）面层施工工艺不当
　　（1）搅拌不足或过分，振捣不密实，形成的混凝土强度不足或不均匀，易导致早期开裂、断板。振捣时间不宜过长，否则会造成分层，粗颗粒沉入底层，细颗粒及水留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加。
　　（2）混凝土浇筑间断。因停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等原因使混凝土浇筑作业中断，再浇筑时未按施工缝处理。新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致形成一条不规则的接缝。
　　（3）养生不及时或养护方法不当。尤其是气温高、湿度小，风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。
　　（4）切缝不及时。由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。
　　（5）传力杆安装不当。上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏，形成裂缝损坏。
　　2）基层施工原因
　　（1）基层标高失控，造成路面厚度不致，过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂。
　　（2）基层不平整会大大增加其与混凝土界面的摩阻力，易在较薄弱路面开裂。
　　（3）基层干燥，这会吸收混凝土伴合物中的水分，使底部混凝土失水，强度降低，导致开裂。
　　（4）而在一些容易发生路基不均匀沉降的部位，如填挖相交断面处，新老路基交接处，软弱地基，桥涵附近压实机械难以施工部位等，也会因路基不均匀沉降而导致混凝土路面开裂。
　　工程中混凝土路面出现早期裂缝，不仅破坏了混凝土板的整体性，降低了强度，而且难以恢复，影响混凝土路面的耐久性。因此，预防控制早期裂缝的产生在施工过程中十分必要。
　　二、预防控制水泥混凝土路面早期裂缝的措施。
　　尽管混凝土早期易产生裂缝，但只要在设计、施工、监理、选材等每一个环节加以预防，实际施工中加以严格控制，是可以解决的。
　　1、严格控制缩缝间距，设计采用合适的缩缝构造形式。
　　工程设计中，通常采用混凝土的线收缩为1.5×10-4～2×10-4，很明显，混凝土的收缩应力随着板长的增加而增大，因此，尽可能采用短板，其长度以4m～5m为宜，其缩缝一般采用锯切槽口的假缝形式，槽口宽度3mm～5mm，槽口深度1/4～1/5板厚即可。
　　2、正确选配混凝土组成材料
　　混凝土路面材料的品种、规格、质量、用量等都对早期裂缝有直接影响，因此正确选配混凝土组成材料对防止早期裂缝十分重要。
　　（1）合理选用水化热低、干缩性小的水泥，可防止早期裂缝。施工中，不得使用高温水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。而道路硅酸盐水泥的特点是强度高、收缩性小。冬季不宜使用矿渣水泥。为了确保工程质量，建议把住两个关口：①采购关，采购员必须熟悉和掌握水泥技术性能，对照标准检查每批货的出厂质量化验单，不符合要求不发货；②把住检验关，水泥进入工地要分批进行抽查检验，不符合规定不得适用。
　　（2）材料级配，水灰比、用水量对防止早期裂缝起重要作用。首先要严格按设计施工配合比施工。混凝土混合料的配合比设计要通过试验，拟设计配合比，试拌调整配合比后，还应根据现场浇筑条件、集料供应情况（干湿程度）、摊铺机具和气候条件随时进行调整，按调整好后配合比施工；其次是尽可能减少单位用水量和单位水泥用量，这可以通过掺入优质减水剂和加气剂以及良好的级配集料来实现；此外尽可能采用碎石和粗砂及自来水，使用杂质含量低的集料。
　　3、注意控制施工温度
　　混凝土浇筑温度一般应低于30℃为宜，夏季施工时不超过35℃，并采用人工降温措施，一般选在早晚施工效果较好，注意保持基层顶面在浇筑前充分湿润；对干燥的骨料充分洒水，或在砂石料堆场搭棚遮阳，降低温度或采用冰水进行搅拌。在施工中还要经常注意天气变化情况，如遇温度急骤变化和大风突然来临应提前养生，高温修整抹面后应早覆盖，避免日照，保持表面湿度，减少表面蒸发。
　　4、采用必要的施工方法和工艺
　　（1）基层施工必须按照规范施工，严格控制质量。
　　首先应严格控制好基层标高以及平整度。对于路基，其压实质量要求达到规定的压实度值和弯沉值，并充分考虑地下水对路基稳定的影响，做好完善的排水设施；对于路面基层，水泥混凝土路面对其不要求有很高的强度，但要求基层强度要有良好的均匀性和稳定性，这要求基层尽可能采用水泥稳定基层，并严格控制细料，以加强基层的水稳性。同时建立验槽制度，确保基层厚度均匀一致，保证强度均匀，而基层拌料则要确保拌和均匀，配料准确，最后还要保证基层的压实度。
　　（2）设置压缝最好每隔4～5m（一块板长）设置一道，其方法是先将“▽”型刀口的铁制压板用振动梁压入，随后提出用备好的木制三夹板嵌入，并在两侧模板上做上嵌条的记号，然后进行表面修整，收光抹平，待初凝硬化后，可用切缝机沿记号锯开。这种方法其优点是引导混凝土早期裂缝沿木制夹板裂开，便于切割、节约经费，可保证槽口边缘无损伤。
　　（3）混凝土在浇筑过程中，用人工摊铺时，要特别注意不要抛掷或耙耧，应该用锹反扣，从而防止混凝土拌合物的离析。同时还应注意要均匀摊铺，不要使工作面参差不齐，影响振捣。振捣是使混凝土密实的重要手段，必须均匀有序的进行，不能杂乱无章地随意振捣，出现过振或漏振，造成混凝土强度不均匀。一般情况下，混凝土的振捣应先从靠边角的地方用插入式振捣器有顺序的插捣，靠近模板，尤其要注意充分插捣密实，然后再用平板振捣器纵横交错地全面振捣，最后用振动梁振捣拖平。
　　（4）掺入缓凝剂，如柠檬酸等。它可延缓混凝土初凝时间，延长放热时间，避免热量过于集中释放，造成体积膨胀明显，产生较大的应力作用，从而达到减少裂缝的目的。
　　当然，在实际中每个工程都各有特点，各不相同，工程类型不同，所在的环境、地质条件、施工条件千差万别，还有原材料供应质量的地区差别，施工季节，气候不同等因素的影响，所以在实践中一定要灵活地掌握，加以区别，有针对性地采取相应措施。只要我们在思想上重视，技术上施工中加强防范措施，对混凝土路面早期裂缝的问题是可以取得良好效果的。