公路混凝土结构裂缝产生的原因及防治

[摘要]混凝土在公路建设结构物中应用广泛，作为论路的主要结构用材。由于荷载、温度问题等因素，容易产生开裂。从而降低混凝土的刚度，引起混凝土裂缝。使水泥混凝土达不到设计的要求。文章分析水泥混凝土裂缝产生的原因，提出防治措施。

[关键词]公路；混凝土结构；裂缝

[作者简介]夏忠高，江西省上饶市公路管理局德兴分局，江西上饶,334200

[中图分类号]U418，66

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)06-0129-0002

一、引言

混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高，并且耐火性好、不易风化、养护成本低等特点，成为当今世界公路建设中使用较为普遍的建筑材料之—。裂缝是水泥混凝土路面施工中常见的一种质量通病，它不仅影响混凝土路面外观质量，更重要的是缩短了水泥混凝土路面的使用寿命，增加维修和养护的难度和费用。因此，研究和分析水泥混凝土路面裂缝产生原因，并采取有效的防治措施，具有十分重要的意义。

二、公路混凝土结构裂缝的成因

(一)温度引起裂缝

裂缝产生的原因是因为混凝土所使用的原材料受到外界的影响而产生的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，而混凝土是热的不良导体，内部温度升高产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。

(二)温度变化引起收缩

裂缝产生的原因是混凝土浇筑后，早期强度表面没有被及时覆盖，混凝土表面水分蒸发过快所造成的。裂缝多在混凝土表面出现，多半呈现出龟裂形状。塑性收缩是指在塑性阶段的混凝土因表面失水而产生的收缩。混凝土在新拌状态下，拌和物中颗粒间充满水，若养护不足，表面失水速度超过内部水向表面迁移的速度，就会造成毛细管中产生负压，使浆体产生收缩。影响混凝土塑性收缩开裂的内部原因是水灰比、细掺料、混凝土的温度、凝结时间等，外部因素是风速、环境温度、相对湿度等。

(三)施工裂缝

在混凝土早期裂缝中，可以说没有一种裂缝不与施工因素有关。施工裂缝主要是指由施工因素产生的裂缝，其成因主要有两方面：

1，振捣不够，拆模过早，因而引起混凝土表面和边部开裂。

2，在不中断交通的情况下，分边施工，先期施工的混凝土板块通车后，影响新浇筑的板块，产生振动裂缝。对防止施工裂缝的产生，并非—个纯技术问题，在很大程度上是施工管理问题。只要严格控制施工质量，正确执行施工技术操作规程，因施工因素产生的裂缝是可以防止和避免的。

(四)干缩裂缝

水泥混凝土浇注后，在硬化的过程中，由于水泥水化生成物的体积比原来物质的体积小，加上游离水在空气中蒸发及凝胶体失水而紧缩，随着混凝土体积收缩产生拉应力，当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度，而产生干缩裂缝。裂缝的主要特征是：表面开裂，纵横交错，没有一定规律；缝宽和长度都很小，与发丝相似，不注意时较难发现。干缩裂缝是混凝土路面早期裂缝中最常见危害之一。国内外研究资料表明，混凝土的干燥收缩也是混凝土特性之一，正是因为这一特征，能使混凝土密实，提高混凝土与钢筋之间的粘结力。但是干缩量超过一定程度就会产生裂缝。

(五)材料质量

原材料质量引起的裂缝混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。水泥的品质如果不合格，安定性差，会引起混凝土的裂缝。水泥熟料的煅烧不充分会产生较多的游离氧化钙，它的水化过程很慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀，体积变化不均，使水泥混凝土路面出现龟裂、断板。骨料是混凝土的主要组成部分，起骨架作用，骨料的好坏对混凝土性能影响很大。骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小时，混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，砂浆含量减少，水化热降低，收缩值相对减少。使用砂偏细时，会使混凝土收缩值增大，容易产生裂缝。骨料中针片状石子含量过高，针片状石子在混凝土中易出现架空现象，孔隙率较大，影响混凝土强度，易产生裂缝。骨料中含有活性材料二氧化硅与水泥中碱性氧化物发生反应，生成碱—硅酸凝胶。这种胶体吸水后产生膨胀，导致混凝土的开裂和破坏，这种现象称为碱—骨料反应。骨料的含泥量大会造成水泥浆收缩量大，水泥浆与骨料结合也差，裂缝随之增多。

三、公路结构裂缝的防治

(一)沉降裂缝预防

保证混凝土均质性，尽量减少混凝土的运输和现场停留时间，搅拌运输卸料前先高速运转20～30秒，然后反转卸料；施工过程中应经常观察模板的支撑体系和混凝土振捣的密实情况，不能漏振、过振使混凝土离析分层；施工过程中严禁随意加水。沉降是砼特性之一，完全避免是不可能的；但沉降有一定限度，随着各粒子间的相互接触，水泥浆的逐步凝结，将导致沉降停止。沉降量与单位用水量成正比，即单位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。为防止和减少沉降裂缝，应从三方面着手：(1)在保证砼和易性的条件下，降低砼的单位用水量，使用干硬性砼。(2)选择在沉降结束以前快速硬化，而又不失去粘结力的水泥和外加剂。(3)施工良好振捣，消除因泌水产生的水膜而减少砼沉降。

(二)收缩裂缝预防

1，避免高温和大风天气下施工。由于混凝土面迅速失水，引起混凝土表面干缩，产生表面裂纹。

2，降低水泥用量，减少温度收缩。使用低热水泥及减少水泥用量也可以降低混凝土温升。水泥水化热对混凝土的升温影响很大，水泥品种不同，水化热相差很大，所以要使用低热水泥或中热水泥。减少水泥用量的主要措施是选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。另外，砂率小、比表面积小也能节省水泥。采用粗砂比细砂可以省水泥，满足混凝土和易性条件下尽可能降低塌落度，可以减少用水量和水泥用量。掺减水剂，也可以减少水泥用量。

(三)施工质量预防

1，夜间施工时，要注意做好保温措施。

2，在材料拌和过程中要选用合适的搅拌机，控制拌和时间，使混合料拌和均匀。

3，在振捣时要控制好时间，采用快插慢拨，纵横式振捣(应重叠10～20 em)。确保无漏振现象。

4，在路面完成后，达到设计强度的25％～30％时要及时切缝。如来不及切缝，可先隔段切，后再补切。

5，尽量采用不低于42.5级水泥。如不能满足混凝土强度时，可采用掺外加剂或采取真空吸水等措施。

6，加强混凝土的养生，保证面层湿润，养生期不少于14天。

7，不能过早通车，应在混凝土强度达到设计强度的80％以上再通车。

(四)干缩裂缝控制

为防止干缩裂缝产生，首要任务是消除一切可能诱导“干裂”产生的因素。主要应从以下几方面人手：(1)根据不同气候条件，选用合理级配。正确选用水泥、石料、砂率、用水量、外掺剂等。从减少干缩率来防止于缩裂缝。(2)严格施工管理，防止水分过量蒸发。捣筑后，及时采用凉棚或其他遮盖物，将砼覆盖起来，避免风吹干燥、日光直接照射。进入养护期后，注意养生。(3)不同外加剂及剂量对砼干缩率有一定影响。因此，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。尽量减少混凝土的单位用水量。混凝土干缩主要是混凝土中多余的水分不断蒸发所致。据有关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2％左右，而实际工程上应用的水灰比要比这大得多，因而干缩也比较大。因此，必须严格控制水灰比，减少混凝土单位用水量。

(五)材料把关

1，水泥：应选用水化热较低的水泥，严禁使用安全性不合格水泥。

2，粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好，孔隙率小，无碱性反应；有害物质及粘土含量不超过规定。

3，细骨料：宜用颗粒较粗、孔隙较小、含泥量较低的中砂。

4，外掺料：宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。

四、结语

综上分析，钢筋混凝土一旦出现裂缝就不容易根治。对混凝土结构产生裂缝的原因及防治措施进行了初步探讨，具体的预防和改善措施是比较统一的，同时在实践中的应用效果也是比较好的。具体施工中要靠多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。混凝土路面因其突出的优点，被越来越多地用于公路及城市道路。如果裂缝问题解决不好，必然影响其发展和使用。因此，对混凝土路面裂缝原因及其防治应当引起我们的重视。