張洪波

水泥混凝土路面早期裂縫的成因錯綜復(fù)雜,只要保證基層施工質(zhì)量,嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān),嚴(yán)格控制配合比和水灰比,加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生,及時切縫,同時,以人為核心,以預(yù)防為主,牢固樹立“質(zhì)量第一”的觀念,科學(xué)組織,精心施工,嚴(yán)格管理,層層把好質(zhì)量關(guān),水泥混凝土路面的早期裂縫是完全可以防止的。

一、成因分析及問題表現(xiàn)

(一)切縫不及時

計算表明,混凝土收縮應(yīng)力與板長成正比,合理和及時切縫,可以部分釋放收縮應(yīng)力,把應(yīng)力集中引導(dǎo)到切縫處的斷面上,形成規(guī)則分縫,若切縫不及時或切縫深度不足,造成混凝土內(nèi)部應(yīng)力集中,就會在混凝土板的薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫。

(二)混凝土養(yǎng)生不及時或不足

濕脹干縮是水泥混凝土的特性,如果混凝土養(yǎng)生不及時,則混凝土表面水分蒸發(fā)過快,收縮迅速,而表面和內(nèi)部收縮不均,由于混凝土早期不能承受較高的干縮應(yīng)力而開裂。如果混凝土養(yǎng)生不足,則影響水泥的正常水化,從而出現(xiàn)早期裂縫。

(三)施工時氣候影響

高溫季節(jié)施工是造成早期裂縫的一個重要因素,夏季溫度高,水泥水化反應(yīng)加快,混凝土凝結(jié)硬化快,和易性降低,操作困難,易造成蜂窩、麻面,降低密實度,水分蒸發(fā)快,表面易干燥,養(yǎng)護(hù)不易充分,造成強(qiáng)度降低,易出現(xiàn)干縮裂縫。若施工時大風(fēng)、大雨、溫度、濕度有急劇變化,晝夜溫差大,都會造成混凝土急劇冷縮或干縮,加快混凝土的應(yīng)力集中速度,致使混凝土出現(xiàn)早期裂縫。

(四)基層施工質(zhì)量差

基層表面施工平整度差,會增大基層和面板間的摩阻力,影響面板自由伸縮,容易在低溫季節(jié)造成路面橫斷開裂。基層標(biāo)高失控,造成路面厚度不一致,過薄或厚薄交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中而形成薄弱斷面,在混凝土收縮時,難以承受拉應(yīng)力而開裂?；鶎颖砻孢^干會吸收混凝土的水分,使底部混凝土失水,收縮不一致,強(qiáng)度降低,導(dǎo)致開裂?；鶎訌?qiáng)度不均,就會在強(qiáng)度較低處產(chǎn)生裂縫。

(五)混凝土配合比不當(dāng)

混凝土中引起收縮的主要是水泥石部分,過多的水泥用量必然導(dǎo)致較大的收縮,用水量大,混凝土的干縮性就大。如果施工中計量不準(zhǔn),尤其是未按集料實際含水量修正配合比,都易引起混凝土開裂。

(六)原材料不合格

1.水泥的性能和質(zhì)量是影響水泥混凝土路面的重要因素,但是在實際工程中往往沒有引起人們的高度重視,以至出現(xiàn)這樣兩種情況:

(1)不同廠家或品牌的水泥混雜使用,由于水泥成分上有差異,凝結(jié)時間和收縮率不同而產(chǎn)生裂縫。

(2)水泥礦物成分含量超標(biāo)。試驗研究表明,若水泥中SO3,含量超過3.1%時,混凝土干縮逐漸增大,SO3含量的差異可使干縮相差至3倍;若水泥中游離氧化鈣含量大于1.0%,混凝土凝結(jié)后易出現(xiàn)細(xì)小裂紋、脫皮病害,嚴(yán)重時可產(chǎn)生大量開裂并直接影響路面的耐久性;若水泥中堿含量大于0.6%,則會與骨料中活性硅產(chǎn)生體積膨脹的堿骨科反應(yīng),可能使路面在使用中產(chǎn)生后期開裂破壞;若水泥中硅酸二鈣含量大于5%～37%,硬化時易產(chǎn)生較大收縮而產(chǎn)生裂縫;若水泥中鋁酸三鈣含量大于7%～15%,會產(chǎn)生較大水化熱,干縮嚴(yán)重,且與SO3水化反應(yīng)后會產(chǎn)生硫鋁酸鈣,致使體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。

2.混凝土集料含泥量及有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)集料的含泥量及有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo),必然會造成混凝土中水泥石與骨料界面粘結(jié)不良,容易產(chǎn)生裂縫。

二、防治措施要抓早抓好

(一)及時切縫

切縫時間一般以施工溫度與施工后時間乘積為200～300個溫度小時或混凝土的抗壓強(qiáng)度為8～1OMPa比較合適。切縫深度一般為混凝土板厚的1/4～1/5。切縫太淺,難以控制應(yīng)力集中于切縫斷面處,混凝土板可能會在其他薄弱斷面處開裂;切縫太深,會使板塊間傳力作用減弱。

(二)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生

采用草袋覆蓋灑水養(yǎng)生、薄膜養(yǎng)生等,不要采用沒有覆蓋物僅灑水養(yǎng)生的方法,養(yǎng)護(hù)天數(shù)應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長情況而定,當(dāng)采用425號以上水泥時,一般養(yǎng)護(hù)應(yīng)達(dá)21d。夏季施工時應(yīng)做好防雨、遮陽工作,避開烈日高溫施工,減少溫差對混凝土的影響。

(三)保證基層施工質(zhì)量

基層施工時,一定要保證基層的壓實度和平整度達(dá)到規(guī)范要求,以減小基層與混凝土面層之間的摩擦力,減少基層對面層伸縮的約束。當(dāng)基層成型養(yǎng)護(hù)完成后,應(yīng)及時攤鋪混凝土層面,防止基層暴露時間過長而產(chǎn)生干縮裂縫,否則,應(yīng)加強(qiáng)基層養(yǎng)護(hù),保持基層濕潤狀態(tài),直至澆筑混凝土路面。若基層出現(xiàn)裂縫,在攤鋪混凝土路面前要用油氈或塑料膜將裂縫蓋好,防止裂縫向上反射。對于基層標(biāo)高不足的應(yīng)堅決返工重做,禁止采用加鋪拋撒松散基層材料填補(bǔ)標(biāo)高的錯誤做法。

(四)嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān),嚴(yán)格控制配合比和水灰比

嚴(yán)禁混合使用不同標(biāo)號、不同廠家、不同種類、不同批號的水泥,對于安定性差、游離氧化鈣超標(biāo)及強(qiáng)度不足的水泥要禁止使用,應(yīng)選用早期強(qiáng)度高及干縮性較小的普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥,標(biāo)號不低于425號。

采用合格的砂石料,杜絕不合格材料進(jìn)場。對含泥量超標(biāo)或有機(jī)質(zhì)超標(biāo)的砂石應(yīng)嚴(yán)格禁止使用。碎石應(yīng)質(zhì)地堅硬、干凈,符合級配要求,最大粒徑不超過31.5mm(碎石)或19.0mm(卵石),砂應(yīng)選用潔凈、堅硬、符合規(guī)定級配、細(xì)度模數(shù)不易小于2.5的中粗砂。

嚴(yán)格控制水灰比和用水量,水灰比通常為0.5～0.55,拌和用水量應(yīng)準(zhǔn)確稱量,計量誤差不得超過±1%,施工中不得隨意增減。有效控制水灰比,嚴(yán)格控制配合比是保證混凝土強(qiáng)度、密實度及減小混凝土干縮的重要條件,也是防止早期裂縫的有效措施。

由于水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)、耐磨抗滑、耐久性好等優(yōu)點,因而已成為我國一種主要的路面。但是,受設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)、氣候環(huán)境及長期超負(fù)荷使用等諸多因素的影響,目前水泥混凝土路面普遍存在裂縫問題,裂縫的產(chǎn)生已嚴(yán)重影響到路面的使用壽命和使用質(zhì)量,使維修困難、費用高,水泥混凝土路面的早期開裂已成為影響混凝土路面發(fā)展的一個關(guān)鍵性技術(shù)問題。分析水泥混凝土路面早期裂縫產(chǎn)生的原因,并提出防治措施,這是本文的用意所在。

(作者單位:河北磁縣交通局公路管理站)