水泥混凝土路面裂缝成因及预防.docx

水泥混凝土路面裂缝成因及预防四川建筑职业技术学院专业认识论文 题目 水泥混凝土路面裂缝成因及预防专业 材料工程技术班级 2011级1101班姓名 熊显洪学号 20110702水泥混凝土路面裂缝成因及预防摘要 第一条水泥混凝土路面1928年在浙江奉化溪口镇修筑,自此开始了水泥混凝土路面在我国的修筑历程。实践表明,与沥青混凝土路面相比,水泥混凝土路面具有强度高、整体性好、承载能力强、刚度大、耐水性好、耐气候性好、平整度高、养护费用低等许多优点，因此水泥混凝土路面在各级公路中被广泛的运用。目前,我国水泥混凝土路面的年修筑里程已接近沥青混凝土路面。但是随着水泥混凝土路面广泛的修筑，在其使用过程中产生了许多病害，如裂缝，错台，碎裂，板底脱空。其中裂缝是水泥混凝土路面的主要病害,它破坏了路面结构的完整性进而使路面逐步丧失整体刚度直至最后完全失去承载力而丧失使用功能。水泥混凝土路面一旦出现裂缝难修补, 且简单的修补对提高其承载能力无益。在水泥混凝土路面带缝服役过程中, 在外界环境因素的作用下裂缝会进一步扩展, 严重影响其使用寿命且使路基层强度降低。路基层强度降低反过来影响水泥混凝土路面，使断板破坏现象进一步加重。因此，可以说裂缝问题是水泥混凝土路面的关键性问题。本文将针对水泥混凝土路面结构及其材料特点, 结合现场调查和工程实践经验, 深入探讨路面裂缝成因及有效的预防措施。如果不考虑使用过程中的荷载疲劳致裂和超载致裂等因素,水泥混凝土路面裂缝主要包括塑性收缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、化学反应裂缝。路面裂缝类型尽管有所不同, 但其作用是相互影响和相互交织的, 有时一条裂缝的产生可能由多种因素共同引起的。关键词： 混凝土 裂缝 预防目 录中文摘要 11. 水泥混凝土路面裂缝类型及机理 3 1.1 塑性收缩裂缝 31.2 干缩裂缝 3 1.3 温度裂缝 31.4 化学反应裂缝 32. 混凝土路面裂缝的预防措施 42.1 塑性收缩裂缝的预防 42.2 干缩裂缝的预防 42.3 温度裂缝的预防 42.4 化学反应裂缝的预防 5结论 5 参考文献 51.1 参考书 51.2 参考资料 51. 水泥混凝土路面裂缝类型及机理1.1 塑性收缩裂缝新浇注的混凝土面层, 若不采取覆盖保水措施, 表面水分将不断蒸发。如果表面水的蒸发速度比析水速度快，水的蒸发面深入到混合料表面之内，则水面形成凹面。由于表面张力的影响，凹面较凸面所受压力大，同时在固体粒子间的引力作用下发生凝聚。由于表面张力产生压力差与曲面的曲率半径成反比，所以颗粒越细，凝聚的倾向越强。在混合料表面上未充分硬化时 ，由于不均匀的引力作用，便产生收缩裂缝。水泥混凝土路面的塑性收缩裂缝一般相互平行,且不可自行闭合的, 并且将成为路面在使用阶段进一步开裂的原生裂缝。1.2 干缩裂缝混凝土凝结硬化后,当处于干燥的环境中时，混凝土内部吸附在胶体颗粒上的水分蒸发，引起胶体失水产生收缩；另外，混凝土内毛细管内游离水分蒸发，内部负压增加, 毛细孔收缩, 从而使混凝土产生体积收缩。这种收缩称为干燥收缩。水泥混凝土的干缩变形是由表面向内部逐渐进行的，因此表面收缩大而内部收缩小，这样导致混凝土表面受到拉力作用，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，使混凝土表面产生裂缝。在混凝土干缩过程中，集料并不产生收缩，因而在集料与水泥石界面上产生微裂缝。如果材料设计或养护不当, 水泥混凝土路面由干燥收缩引起的裂缝将十分普遍，这些裂缝将对混凝土强度及耐久性产生不利影响。1.3 温度裂缝在昼夜温差较大的情况下，白天由于水泥和水的相互作用,产生水化热会引起内部温度升高, 而夜晚气温临时突降，会使路面混凝土内外产生很大温差,使内部膨胀与外部收缩互相制约产生很大的拉应力,拉应力一旦超过混凝土的抗拉强度时,板块就会产生裂缝。当气温剧变,如夏季夜间降雨,冬季昼夜温差大,加上有大风的影响,水泥混凝土表面水分蒸发加快,特别是气温变化达10 时, 使混凝土内部温度梯度过大,混凝土面板将会产生温度裂缝。 1.4 化学反应裂缝由于水泥水化生成物的体积比反应前物质总体积小，从而引起混凝土的收缩，其收缩量随混凝土龄期的延长而增加，其数量与时间的对数成正比。混凝土成型后的40天内收缩增加较快，以后的收缩逐渐减小并趋于稳定。这种收缩是不可恢复的，可使混凝土内部产生微裂缝。另外，当水泥碱含量较高时，在水存在的条件下，水泥中的碱和集料中的某些活性集料发生化学反应，使混凝土发生不均匀膨胀，导致混凝土出现裂缝。再有，大气中的二氧化碳在存在水的条件下与水泥水化产物氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙、硅胶、铝胶及游离水，从而引起收缩，在混凝土表面产生拉应力。如果拉应力超过混凝土的抗拉强度，则会产生微细裂纹。这些裂缝破坏混凝土的整体性，将导致混凝土面层的抗拉、抗压强度的降低。2. 混凝土路面裂缝的预防措施前已述及, 水泥混凝土路面一旦出现裂缝, 简单的修补对其性能的恢复效果十分有限, 因此必须采取有效措施, 预防路面开裂。预防混凝土路面开裂要从设计、材料、施工、养护、监理、使用和维护等多方面进行考虑,这里仅从路面混凝土的原材料选择和制备、施工养护等环节进行详细讨论。2.1 塑性收缩裂缝的预防 (1) 水泥用量太高、砂石集料中含泥量增大都会加剧塑性收缩，因此在在满足混凝土的两项指标(抗压强度和抗折强度) 的前提下,调整配合比,降低水泥用量;尽可能的选用洁净的砂石料，如果含泥量太大用水冲洗后使用; (2) 提高水泥细度，可以减小混凝土产生塑性收缩裂缝的可能性; (3) 水泥中参入火山灰等磨细掺料，提高水泥的保水性; (4) 在适宜的温度、湿度和风速下，浇注混凝土路面，减小水分的蒸发; (5) 在混凝土路面浇筑后应及时用潮湿材料覆盖,认真浇水养护防止强风和烈日暴晒。大面积浇捣混凝土路面时,应浇完一段,养护一段,在炎热季节要加强表面浇水养护。提倡采用干硬性混凝土进行浇筑和采用高频振捣器振动密实2.2 干缩裂缝的预防(1) 水泥浆量是决定干缩变形大小的主要因素。在水灰比相同的条件下，水泥浆量越多，混凝土的干缩率越大，这是因为混凝土的干缩主要产生于水泥浆的干缩。水泥用量一定，干缩率随着水灰比的增大而提高，因此选用小的水灰比，施工中适当使用减水剂，可以有效的预防混凝土的干缩裂缝; (2)在混凝土的水灰比、集料与水泥比相同的条件下，干缩率随着砂率的提高而增大，因此要选用合适的砂率; (3) 集料的弹性模量越大，混凝土捣固的越密实干缩率会减小。集料应采用连续级配并遵照最紧密堆积理论寻求最佳搭配比例,振实时提倡采用高频振捣器振动密实; (4) 不同外掺剂,对混凝土的干缩率有一定影响。掺配外加剂前应对干缩率作试验后,再确定是否掺配和掺配量。在掺入外加剂时,应充分拌和均匀; (5)防止水份过量蒸发,根据施工时的气温,风速等状况,及时用喷雾法补充水份,当强度达到一定程度后立即放水养生。2.3 温度裂缝的预防(1) 采取水化热比较低的水泥,水泥的矿物组成对混凝土浇注后内部温度有很大影响,降低混凝土膨胀值,是防止温度裂缝的主要途径。降低水泥熟料中C3A 和C3S 含量, 相应提高C2S 比例有助于减小水泥水化热温升; (2) 粉煤灰、矿渣和火山灰在水泥浆体中水化速度较慢, 放热量小,与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比, 粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和复合水泥均有比较低的水化热。因此，掺加了粉煤灰、矿渣粉等活性矿物掺合料的混凝土, 其内部温升速度较慢, 温度裂缝出现的较少; (3) 重视人工降温措施,对表层混凝土采取保湿措施。施工时必须注意气候变化,做好防水保温的准备; (4) 创造良好的养护条件。良好的养护条件可以降低混凝土的早期强度及提高其抗裂能力。常用的养护方法有:湿治养护、化学养护、塑料薄膜覆盖养护等。2.4 化学反应裂缝的预防(1)严格控制水灰比，集料级配采用密集配, 使其所配制混凝土的有较小体积收缩率; (2)用含碱量较低的水泥，只有水泥中的总碱量R2O大于0.6%时，才会与活性集料发生碱-集料反应而产生膨胀; (3)控制集料中的碱活性集料的含量，在含碱量一定的条件下，活性氧化硅含量越多，膨胀越大;而当活性氧化硅含量超过一定范围后，膨胀反而趋向减少;(4)减少水泥中游离CaO的含量，降低混凝土硬化后固相体积增大出现裂缝的可能性。结论 通过对水泥混凝土路面裂缝成因及预防计算及分析知：水泥混凝土路面裂缝产生的原因是多方面的,在设计和施工中只要重视各个环节,采取有效的措施防止裂缝的产生,必将延长水泥混凝土路面的寿命,降低养护成本,获得更佳的经济效益和社会效益。参考