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刚性水泥混凝土路面初期裂缝的成因分析 与预防 (甘肃园陇路桥机械化公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000) 摘 要：文章从内因和外因两个方面分析了水泥混凝土 路面初期裂缝产生的原因，针对这些原因 ，从路基施工等 角度较全面地分析了水泥混凝土路面破坏的原因，并提出 相应防治的办法。 关键词：裂缝；水泥混凝土；预防措施；水灰比 中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)12008102 目前，我国高公路的发展迅猛,路面的舒适，美观已日 益为人们所关注。从甘肃省已建成通车的高等级公路使用 情况看，有相当数量的水泥砼路面板出现破坏如开裂、断 板、沉陷等现象；给养护，修复带来极大的困难；而且裂 缝病害尤为突出，已成为水泥混凝土路面的通病。文章主 要从不同的角度对水泥砼路面裂缝破坏的原因进行较全面 的分析，同时结合工程实践经验，提出了有效的防治方法。 因刚性水泥混凝土路面具有造价低，耐久性强的特点；在 一些发展中国家开始受到重视。在施工初期，各施工队均 发现不同程度的板块裂缝，现对此病害产生的原因作如下 分析，并提出预防措施。 1 初期裂缝成因分析 水泥混凝土是由胶凝材料，粗细集料和水混合而成的 一种非均匀材料，其初期裂缝的产生可分为内因和外因。 1.1 内因 1.1.1 水泥水化反应产生的应力影响。水泥加水后， 水与水泥颗粒表面首先发生水化作用生成水化产物，并放 出大量反应热，由于水泥水化过程中各阶段的放热量不同， 致使混凝土体积产生热胀冷缩变形，而此变形又受内部骨 料及外部边界的约束。同时，混凝土的导热性差 ，表面与 内部的胀缩变形不能同步，它们相互制约，产生拉压应力； 水泥石体积变化的影响：水泥石是一个多孔隙的结构材料， 它具有热胀冷缩，湿胀干缩的现象。水泥稳定性差；水泥 强度比较低,砂，石料含水，泥量和有机质含量过高，使混 凝土粘结不牢，往往产生断裂。在水泥逐渐凝结，强度逐 渐增长的过程中，因温度与湿度的改变，水泥石也相应变 化。同时，由于水泥水化所生成水化产物总体积比参加反 应的物质总体积要小，这种因化学反应体积的收缩会引起 混凝土中砂浆体积的收缩，从而导致砂浆与粗骨料接触面 出现许多微裂缝。这些微裂缝正常情况下是平稳的，但当 应力增大时微裂缝将逐渐延伸，汇合扩大，形成网络，严 重时形成可见裂缝而破坏。 1.1.2 异相界面粘结的缺陷。根据混凝土破坏过程可 知，混凝土强度主要取决于水泥石强度和其与骨料表面的 粘结强度。水泥石与骨料异相界面的粘结常是薄弱的所在。 其主要因素是水泥混凝土的水灰比与骨料的表面结构。水 泥水化所需结合水仅占水泥重量 25 %左右；在现场施工中 为使混凝土有流动性；水灰比多在 0.5 左右。过多的水分 使包裹在水泥颗粒表面的半渗透膜增厚，但膜层的增厚导 致层内新生物浓度降低，从而使填塞胶体孔洞的晶体减少， 形成疏松多孔结构，是异相界面粘结的薄弱环节。 1.2 外因 1.2.1 路基及基层的影响。路基的质量是非常关键的， 由于路面板遭到破坏后，要对路基有质量问题的地段返工 是不可能的，且水泥砼板难修补。故在路基施工时应着重 注意以下几点：清表要彻底，不适宜的材料应全部清除； 且按规范要求搞好基底压实，软基处理要慎重，要采用合 理的施工方案；软基处理方案可考虑两种以上方案的组合， 以求达到较好的处治效果，路基填筑过程中，要严格按规 范施工，由于基层直接承受面层传递的荷载，路基填筑使 用了不适宜的材料或填筑方法不规范，软土地基处理不当， 造成土基强度不够或不均，压实度未达到要求造成不均匀 沉降。路基因此变形过大；会使板底脱空。此外，路基积 水，土基含水量增大，强度下降易产生应力集中，这些都 能使板块开裂。 1.2.2 水泥混凝土路面板施工方面的问题。水泥混凝 土面层施工，往往施工的厚度未达到设计要求，主要是基 层施工标高控制不严所致，粗集料不具有良好的级配，细 长及扁平的颗粒含量过高，粗细集料中含泥量过高。降低 了混合料的粘结度；所使用的水泥质量不稳定或过期；水 泥混凝土拌制时间短，则拌和不均，过长则产生分层离析； 混凝土振捣过强；使骨料分层离析；下层收缩值小；上层 收缩值大；易产生开裂，浇筑混凝土前没有湿润基层，混 凝土板会因过快失水而开裂；切缝不及时，没有把应力集 中引至切缝处的断面上，形成规则裂缝；养生不足，导致 水泥混凝土出现初期干缩裂缝。 1.2.3 水泥混凝土路面结构层防水或排水未进行有效 的处理。虽然对混凝土板的缩缝，胀缝，施工缝 采用了特 制的材料对水进行封锁，使水从路面排走，但如果当地雨 量充沛，结构表面渗入到路基中的水容易造成对路基不同 程度的侵害，从而影响路基的稳定，使路面板遭到破坏。 2 初期裂缝的预防措施 2.1 搞好现场施工管理 初期裂缝除自然客观因素外，还与施工队伍素质及是 否按操作规程施工有很大的关系，有时占主导地位。在同 样的地理条件，材料和施工工艺也大致相同的情况下，各 施工段的情况却有很大差异；这充分表明工程质量的好坏 与施工队伍的素质有很大关系。在现有施工技术均已成熟 的情况下；应加强施工队伍培训；不断提高技术业务水平； 加强管理，严格按操作规程办事，将责任明确细化到每个 人，使之各司其责。 2.2 合理安排板块浇筑顺序 现场浇筑顺序宜采取沿纵线方向间隔一板块浇筑，然 后再浇筑间隔板块，胀缝处板块最后填仓。这样处理，既 能减少立模时间，简化施工强度，提高工效，又能给板块 混凝土强度的发展提供时间，使新板块浇筑振捣时，传力 杆或拉杆固定端的混凝土有足够的强度抵御振动力，防止 固定端混凝土板块的内部结构受扰动而破坏。 2.3 采用真空脱水技术 采用真空脱水的目的是将混凝土表面及内部的游离水 和空气排出，进一步密实混凝土，使混凝土早期强度迅速 提高，缩短工期。采用此项技术，可增强水泥石与骨料的 界面粘结力，减少内部缺陷；混凝土经真空脱水后内部水 灰比降低；防止了因游离水过多而使混凝土过度干缩造成 裂缝。早期强度的迅速提高可使切缝也提早进行，加速施 工进度。事实证明；采用此项技术的施工队对预防初期裂 缝的发生具有理想的效果；现场的脱水时间按板厚的 1.0 倍1.5 倍来计算，但也与气候条件，基层类型有关。现 场以人在上面行走不留明显脚印为度。 2.4 控制切缝时间 水泥混凝土路面切缝，理论上应在混凝土硬化收缩前 进行，现场以混凝土抗压强度达到 5 MPa10 MPa 时为适 宜的切缝时间；过早则缝口出现毛边，过迟则裂缝可能已 形成。根据经验，现场可用手指划痕，指甲有磨损感便可 切缝，多在浇筑后 6 h24 h 开始切缝，效果比较理想。 施工的现场管理也极其重要，技术规范容易掌握，自然因 素的消极影响也能采取措施加以消除或降低。而操作人员 的素质和责任心对工程质量至关重要。 3 结束语 综上所述：水泥混凝土是由胶凝材料，粗细集料和水 混合而成的一种非均匀材料；其初期裂缝的产生不仅受到 水泥水化反应产生的应力，水泥石体积变化，异相界面粘 结的缺陷等内在原因的影响；同时，路基及基层，水泥混 凝土路面板施工等都对其有着重要的影响。所以要控制水 泥混凝土的初期裂缝不仅要搞好现场施工管理，合理安排 板块浇筑顺序；而且还要采用真空脱水技术，合理控制切 缝时间，其中操作人员的素质和责任心对工程质量至关重 要。 参考文献 1 杨旭峰.浅