混凝土路面裂缝控制处理技术探讨

2010-08-15邱永钦

山西建筑 2010年24期

邱永钦

河源高新技术开发区道路工程路面结构设计采用C35混凝土,厚度为22 mm,混凝土路面设计工程量为11万m2。由于河源地处山区,早晚温差大,四季分明,夏季气温高达38℃,冬季夜间气温低至3℃～4℃,风速较快。在这种自然环境下进行混凝土路面施工,混凝土路面极易产生裂缝等质量通病。此外,混凝土路面的工程量大,若由于裂缝产生所造成的质量事故,将会带来巨大的经济损失。为此,我结合本工程施工现场的实际情况,对混凝土路面常见的裂缝进行原因分析,并提出相应的裂缝控制处理措施,以指导现场混凝土路面施工。

1 混凝土路面产生裂缝的种类和原因

1.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝通常发生在新浇筑路面的混凝土表面。当环境的湿度低、温度高和风的作用下造成混凝土表面水分迅速损失时就会产生塑性收缩裂缝,塑性收缩裂缝一般在混凝土终凝以前或在养护开始以前发生。

新浇筑的混凝土表面水分蒸发速度与温度、湿度和风速有很大关系,混凝土温度高、环境湿度低和风速大都会加快混凝土表面水分蒸发速度;当新浇筑的混凝土表面水分蒸发速度大于泌水补给速度时,混凝土表面就会产生收缩,由于受到下层混凝土的约束,在已经变得干稠凝固但又在软弱的塑性混凝土内产生拉应力,导致混凝土表面生成浅的、伸向各个方向的短裂缝,一般表面裂缝比较宽,长度几厘米到几十厘米甚至可以到2 m甚至3 m,最终形成塑性收缩裂缝。

1.2 干缩裂缝

混凝土在约束条件下的干缩是混凝土产生干缩裂缝的一个比较常见的原因,水泥石损失水分引起干缩,它的干缩可高达长度的1%,混凝土集料的内部约束作用也可使干缩值减少约0.05%,相反混凝土浸水时会产生膨胀。

湿度的改变引起体积变化是混凝土的一种性质,如收缩时没有约束,混凝土不会产生裂缝,在收缩的同时存在约束(通常这种约束是由结构的另一部分和底层产生的)会引起拉应力,拉应力超过抗拉强度时混凝土将产生裂缝,裂缝能够在比开裂应力小得多的应力作用下扩展延伸,最终形成干缩裂缝。

2 影响混凝土路面开裂的因素

2.1 浇筑

混凝土的浇筑条件和浇筑速度能通过下述因素如泌水、模板内的离析、温度、模板变形和地基的不均匀沉陷等对混凝土的开裂产生影响。

2.2 养护

养护湿度是一个很重要的条件,如果新浇筑的混凝土在浇筑后迅速干燥,混凝土表面达到一定程度的硬化,但徐变又不能缓解塑性收缩引起的体积变化,混凝土又没有足够的强度抵抗拉应力,其就会产生塑性收缩裂缝。养护时间长会影响干缩,但影响很小,然而由于能提高混凝土强度因而能增加抗裂的效果。

2.3 温度

在最初几个小时当混凝土变成固体时确定了混凝土的基长,随后冷却时从这个长度产生收缩,这就是温度对混凝土开裂的主要影响,这种影响在昼夜温差大时大体积混凝土工程中特别重要。

2.4 暴露

暴露的气候条件对混凝土开裂有很大的影响。很大的温度梯度和很大的湿度梯度都会在混凝土表面和内部或背面之间产生很大的内部约束,导致混凝土路面产生裂缝。

3 混凝土路面裂缝的防止与控制

3.1 材料质量控制

1)水泥：进场应有产品合格证及化验单,不合格的水泥产品坚决杜绝进场。水泥进场后,应堆放整齐,不同标号水泥应分别堆放并标识,不得混合堆放。在运输及保管过程中,应注意防水、防潮,超过保质期(一般为3个月)或受潮水泥,必须经过试验决定其是否可用或降低标准使用,结块水泥不得使用。2)砂：应采用符合规定级配、细度模数在2.5以上的中粗砂,且要求坚韧耐磨、表面粗糙有棱角、清洁、有害杂质含量低;当无法取得粗、中砂时,经配合比试验可行,亦可采用泥土杂质含量小于3%的细砂,注意合理选用砂率。3)碎石：应选用质地坚硬、耐久、洁净、级配符合规范要求,最大粒径不超过40 mm;碎石的粒形以接近正立方体为佳,不宜含有较多针状颗粒和片状颗粒。4)外加剂：在必要情况下选用外加剂如减水剂、流化剂等,均能提高新拌混凝土的工作性,提高强度及耐久性。5)水：洁净、无杂质,饮用水可直接使用。

3.2 施工前准备控制

1)进行原材料试验和混凝土配合比设计,应用能满足和易性要求的最小用水量,不要用过大的坍落度。

2)混凝土摊铺前,基层表面应洒水润湿,以免混凝土底部水分被干燥基层吸去。洒水量要根据基层材料、空气温度、湿度、风速等诸多因素来确定洒水量,即保证摊铺混凝土前基层湿润,而且尽可能洒布均匀,尤其在基层不平整之处禁止有存水现象。

3.3 施工过程工艺控制

1)由于塑性收缩裂缝是混凝土处于塑性状态时由于差异的体积收缩所产生的,减少混凝土表面和其他部位混凝土的相对体积变化是有效的措施。可以采取措施减少因干燥的风带来的水分的迅速损失,例如喷雾湿润混凝土表面的空气,尽早拉毛并立即用塑料薄膜覆盖对混凝土进行养护,可以防止和控制塑性收缩裂缝的产生。2)采用二次收面的方法消除混凝土早期的沉淀收缩,等混凝土沉淀收缩完毕才开始混凝土板等的最终抹面。当蒸发速度大于1 kg/(m2◦h)时,必须采取措施减少蒸发,抹面拉毛后立即覆盖并保持湿润,以避免产生塑性收缩裂缝。新浇混凝土如出现塑性裂纹或裂缝,必须及时在混凝土终饰抹面过程中加以消除。尽早开始养护,即在混凝土表面水膜消失以前开始养护,防止风吹日晒,养护中断时,应防止迅速干燥或过渡干燥。3)干缩裂缝可以通过正确地布置收缩缝和及时的养护、切割缩缝加以控制。

3.4 季节性施工控制

1)夏季施工。夏季施工时为防止水分过早的蒸发,一般应采取以下措施：根据运距、气温、日照的大小决定,一般在30℃气温下,要保持气温20℃的坍落度,要增加单位用水量4 kg～7 kg。摊铺、振捣、收水抹面与养护各道工序应衔接紧凑,尽可能缩短施工时间。在已摊铺好的路面上,应尽量搭设凉棚,避免表面烈日暴晒。在收水抹面时,因表面过分干燥而无法操作的情况下允许洒少量水于表面进行收水抹面。2)冬季施工。混凝土强度的增长主要依靠水泥的水化作用,温度高,水化作用迅速完成,强度增长快;温度低,水化作用慢,强度增长慢,并且严重受冻的混凝土可以形成一堆互相作用的混合物。因此,尽可能在气温高于5℃时进行施工,并且掺加早强剂。气温低于5℃非施工不可时,可采用高标号快凝水泥或加热水;或在混凝土表面覆盖蓄热保温材料等措施。用挡风板来减小风速或者遮盖混凝土表面防止水分蒸发过快、减小表面和内部的温差等都是冬季路面控制塑性收缩裂缝的有效措施。