田湾核电站碎石回填区水泥混凝土路面裂缝分析与控制

2015-10-21刘攀唐颢之肖波

建筑工程技术与设计 2015年6期

关键词：水泥混凝土裂缝道路

刘攀唐颢之肖波

【摘要】田湾核电站5、6号机组基础设施工程道路施工位于碎石回填区上，因施工条件的特殊性，前期混凝土路面施工中产生了早期裂缝。本文结合工程实践经验，就水泥混凝土路面裂缝产生的原因及如何避免进行了分析。

【关键词】水泥混凝土；道路；裂缝

1概述

田湾核电站5、6号机组基础设施工程场地原始地貌为农田及鱼塘，后采用开山碎石进行回填，水泥混凝土路面位于该回填区上。设计要求在基层施工完毕静止沉降6个月后再施工混凝土路面，但业主考虑工期进展情况，要求基层施工完毕后不进行停放直接组织施工。

前期施工处于夏季，气温炎热，水泥混凝土路面产生了早期裂缝，即混凝土路面在施工、养生期间，在未受荷载的条件下产生的各种裂缝。经过对早期裂缝进行观察，裂缝长短各异，宽度在0.2～3mm。通过现场凿除发现，这类裂缝深度均未贯穿混凝土面板，并且

很少超过混凝土板厚的一半。虽然对板的整体影响较小，但后期交通开放后，随着时间的推移，在行车荷载和自然界温度应力的不断作用下，对水泥混凝土路面的强度和疲劳寿命将造成影响。同时在混凝土面板受到荷载作用时将产生应力集中现象，导致裂缝进一步扩展并不断延伸，使混凝土面板断裂破坏，影响使用。

2裂缝原因分析

通过对基础设施工程道路早期裂缝的分析，主要因素为高温施工混凝土收缩、切缝时间及位置不当、回填区路基下沉所致。其中回填区路基沉陷不均是造成裂缝的主要原因，就施工过程中如何进行裂缝的控制做以下探讨。

2.1温度变化造成的裂缝

水泥混凝土路面具有热胀冷缩的性质，由于水泥水化作用为放热反应，所以混凝土浇筑完后，在硬化过程中释放大量的热量，使内部温度上升，导致混凝土产生显著的体积膨胀。路面混凝土浇筑后，因夜晚气温降低，表面冷却收缩与内部硬化膨胀相互制约，产生拉应力。当外部受到的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后，板块将产生裂缝。

主要控制措施：

1、尽量选用低热或中热水泥，改善骨料级配、掺加高效减水剂来减少水泥用量，降低水灰比。使混凝土膨胀值减小，有效预防温度裂缝的产生。

2、施工过程中做好人工降温措施，加强混凝土的养护，及时用湿润的草帘、麻袋片或塑料薄膜进行覆盖，确保表层混凝土保温保湿，减少内外温差。实践证明，通过加强养护可有效减少混凝土裂缝的出现。

2.2 混凝土塑性收缩造成的裂缝

塑性裂缝为混凝土浇筑完甚至还在浇筑过程中路面出现的裂缝，这类裂缝形成的原因主要在混凝土振捣以后在硬化初期有一定的塑性状态，混凝土骨料自然下沉导致混凝土塑

性变形。同时在高温和大风天气施工中，刚浇筑好的混凝土表面迅速蒸发失水而混凝土内部仍是塑性状态也将导致塑性裂缝产生。根据施工经验，塑性裂缝一般集中在混凝土道路的纵向自由边缘，主要原因为混凝土路面中间高、两边底，在混凝土浇筑振捣

密实过程中，水泥浆体在纵向自由边缘汇集较厚。在高温以及大风天气进行混凝土浇筑，导致表层水泥浆凝固较快，下层混凝土凝固慢，内表收缩不均，造成表面出现裂缝。

主要控制措施：

1、在条件允许的前提下，合理安排混凝土浇筑时间，应尽量避开高温和大风天气，中午12点至下午3点不进行混凝土浇筑，确保混凝土面层初期不过快脱水开裂。

2、当混凝土浇筑振捣密实后，立即对自由边缘堆积较厚的水泥浆体采用人工进行适当清除，然后用混凝土进行填补。

3、塑性收缩裂缝一般在混凝土终凝以前出现，施工过程中开裂之后，立即用抹刀抹平压实，以消除此裂缝。

2.3切缝不当造成的裂缝

夏季气温炎热，水泥混凝土浇筑完毕后，及时切缝是混凝土道路施工中预防开裂的一个重要环节，如不加强控制，极易发生裂缝。一般混凝土浇筑强度达到设计强度的25～30%时，即可采用切缝机进行切割。切缝过早，骨料容易爆边缺口，导致切缝口破坏，影响美观。切缝太晚，当产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土板就会开裂。基础设施工程前期施工属高温作业，混凝土浇筑完毕后间隔一天才进行混凝土缩缝切割，切缝时间过晚是早期裂缝产生的原因之一。

主要控制措施：

1、高温下混凝土浇筑后强度增长快，切缝时间要提早。根据施工经验，当混凝土坍落度在5±2cm、气温在33℃以上时，混凝土浇筑完毕后，在8小时左右便可切割，尽量做到能切就切，宁早勿晚。

2、切割深度应控制在板厚的1/4～1/5，切得太深，板间的传力能力难以得到保证。切得过浅，混凝土的收缩应力消弱不够，板面会产生不规则裂缝，为避免裂缝的产生，须合理控制切缝深度。

2.4 特殊部位裂缝

基础设施工程水泥混凝土路面间隔30米两侧设置有雨水口。前期施工过程中，混凝土浇筑完毕后，按照设计要求进行路面缩缝切割，间距5米，雨水口位于相邻缩缝的中间。在养护期间约7天左右，局部雨水口处产生裂缝。经过分析，道路混凝土路面在雨水口处几何形状发生了突变，导致混凝土收缩过程中产生集中应力，使混凝土路面开裂。

主要控制措施：

1、设置加强钢筋。雨水口为受力薄弱区，

施工过程中设置加强钢筋，可有效避免雨水口随温度的变化产生的集中应力破坏混凝土路面。

2、合理选择切缝位置。根据图纸设计要求缩缝间距为5米，经现场实践，调整缩缝位置使其位于雨水口中心位置，可大幅度减少裂缝的产生。图5：缩缝留设在雨水口中部

2.5沉陷不均造成的裂缝

路基不均匀沉降。道路路基为碎石抛填，自然沉降时间较短，也没有大量过境载重车辆的反复碾压，施工过程中按照图纸要求开挖至设计标高后，仅靠压路机短期碾压。虽然路基表层碾压后密实度能满足设计要求，但路基深层以下依旧为原始堆积密实度，且碎石

之间间隙较大、含泥量较少。当混凝土面板浇筑成形后，伴随雨水渗入路基导致沉降不均，造成水泥混凝土路面开裂。

沟槽回填不密实。回填区道路不可避免的与各种管线同时交替施工，如通信、给排水管线等，尤其是横穿道路的雨水支管埋设浅，为保护管道不被破坏，回填后不能采用压路机碾压。回填材料为现场石料含泥量少，碎石之间间隙较大，仅靠人工进行夯实，压实度很难得到保障。

主要控制措施：

1、連续施工。路槽开挖后及时进行碾压密实，并尽快组织下道工序施工，防止路槽暴露时间过长，雨水冲刷。

2、水泥稳定碎石回填管道。对横穿道路的雨水支管采用水泥稳定碎石进行分层回填人工夯实，不仅能增强回填的密实度，而且也加强了回填材料的强度，有效的保护管道不被破坏，同时也降低了混凝土路面开裂。

3、进行必要的地基加固处理。根据施工经验，碎石回填区道路路基开挖后，采用强夯处理是避免基础沉降不均，引发混凝土路面产生裂缝的主要控制措施。