分析水泥混凝土路面施工中温度与裂缝的控制

马国海（凉山州木里藏族自治县交通运输局公交工程队，四川 凉山 615899）



分析水泥混凝土路面施工中温度与裂缝的控制

马国海（凉山州木里藏族自治县交通运输局公交工程队，四川 凉山 615899）

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，并广泛应用于公路工程及桥涵工程施工中，它具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、施工方便、抗压强度高、刚度大、耐久性好、整体性和稳定性优等特点；但也存在着抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂等缺点。随着社会主义新农村建设和脱贫奔康的步伐以及大量农村公路的不断实施和基础设施建设的不断增加，混凝土在现代工程建设中占有十分重要的地位，通过十几年来作者在通乡水泥路、通村水泥路等施工建设中不断探索与观察以及总结，作者一直认为我们对混凝土温度应力的变化注意不够以及混凝土成型后受到温度、湿度的控制不够是混凝土产生裂缝的重要原因之一，当然也有其它因素，如对混凝土的养护措施不到位、混凝土早期脱水，添加剂选择不当、施工中混凝土配合比不合理、路面基层压实强度不均匀等。

水泥混凝土路面；裂缝；温度

水泥混凝土路面的裂缝是一个带普遍性的技术问题。在混凝土施工中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因：①在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。②在运转过程中，温度、湿度以及风速变化对结构的应力状态具有显著的影响，我们遇到的主要是施工中的温度裂缝。因此，我就施工中混凝土产生裂缝的原因和如何防止以及处理措施做一下分析与探讨。

1　混凝土路面产生裂缝原因

混凝土产生裂缝的原因是多方面的，主要是温度与湿度的变化，混凝土的脆性、流动性、易密性和不均匀性，以及结构设计不合理、设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形和对构件施加预应力不当，致使应力过大，产生偏心矩。粗细集料及水泥不合格，模板变形，路基承载力达不到设计强度要求等。

（1）水泥水化过程是混凝土路面中的主要温度因素，水泥水化时消耗水分，混凝土相对湿度降低，从而产生收缩现象；混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力，后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，有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。

（2）许多混凝土的内部湿度变化很小或较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护温度不同、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束也往往导致裂缝。

（3）外界气温变化的影响也不可忽视，水泥混凝土路面在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对水泥混凝土路面是极为不利的。

（4）由于原材料不均匀、水灰比不稳定和浇筑过程中的离析现象，以及在混凝土运输途中的空气的湿度和温度、风速等的影响，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易出现裂缝的薄弱部位。

2　温度应力的分析

根据温度应力引起的混凝土裂缝原因主要有以下几点：

（1）自生应力。混凝土具有热胀冷缩的性质，在混凝土硬化初期，水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，而使混凝土收缩，同时水泥水化放出大量的热量，混凝土又是热的不良导体，散热缓慢，所以在大面积的混凝土内部的温度较外部高，有时可达50～70℃，这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而外部混凝土却随气温降低而冷却收缩，内部膨胀和外部收缩互相制约，当外部混凝土所受拉应力大于混凝土当时的极限抗拉强度时，就将产生裂缝。因此，在大体积、大面积的混凝土施工中，必须尽量减少混凝土的发热量，如采用低热水泥、减少水泥用量，采取人工降温等措施。

（2）约束应力。混凝土干缩变形受到外界的约束时，不能自由变形而引起构件的翘曲或开裂，影响混凝土的耐久性。

①外部约束：水泥混凝土路面一般是整体浇筑，对路基要求较高，路基对其约束也十分明显，这是引起约束收缩，产生裂缝的一个主要因素。混凝土在外力的作用下，会产生弹性和塑性变形，它的应力与应变关系是非线性的。为避免混凝土路面的开裂，应合理分板（板长一般为4m，不得不调整板长时，最大板长不宜大于6m），及时切缝 （切缝深度不应小于60mm），设置伸缩缝、施工缝，缩小约束范围，减轻约束作用，使收缩自由。

②内部约束：内部约束主要是混凝土内外温差发生较大变化而造成的，混凝土浇灌成型后，如能保持湿润的状态，混凝土的强度将龄期按水泥的特性成对数关系增长。混凝土不论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。对于大体积混凝土，能消除一部分温度变形所产生的破坏应力。在混凝土浇筑完毕后应立即开始覆盖养生，宜使用保湿膜、土工毡、土工布、麻袋、锯末，草袋，草帘等覆盖在混凝土路面上面保湿养生并及时洒水；保持混凝土表面始终处于潮湿状态；还有就是在混凝土路面上面搭设大棚，使混凝土内外温差变化不大，使温度变化对混凝土的徐变不会产生较大影响。

3　温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止混凝土路面的裂缝，可以从控制温度和改善约束条件两个方面来处理与解决。

3.1控制温度的措施

（1）减少水泥用量，减少温度收缩：采用调节骨料级配，增大粗集料的粒径，使用添加剂（减水剂）、以及采用振动捣实、加强早期养护等措施以减少混凝土中的水泥用量。

（2）降低浇注温度：浇筑温度低可以降低最高温升。当现场气温过高时，尽量避开中午浇筑，可选择在早晨、傍晚或夜间施工，但夜间施工应有良好的操作照明，同时也可在拌合混凝土时加水或用水将碎石、沙子冷却以降低混凝土的浇筑温度。

（3）减少浇筑量：热天浇筑混凝土时减少浇筑长度，在适当的长度内设置施工缝，利用浇筑侧面散热，不要只为了追求进度而不考虑质量。

（4）强制降温：在混凝土中埋没水管，通过冷水降温，使其混凝土内外温度均衡，防止混凝土热胀冷缩。

（5）合理安排工序：规定合理的拆模时间、其拆模时间不宜过早也不宜过晚；在寒冷季节或高寒地区进行混凝土施工时应采取相应的保温措施。

3.2改善约束条件的措施

（1）合理地分缝分块；一般情况下，在进行混凝土路面施工时，要分段、分块施工，在结构设计中按相应的长度设置伸缩缝、施工缝或埋置温度钢筋等措施。

（2）避免路基压实及承载力不均匀；在浇注混凝土之前，要对路基的弯沉及压实度进行检测，使其达到设计强度方能施工。

（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差使混凝土的和易性大大减弱和侧面长期暴露而使其变形。

（4）正确的选择风天施工，在大风天气下施工时，由于混凝土迅速失水，引起混凝土表面干缩而产生表面裂纹，因此，在大风天气下不宜对混凝土路面进行施工，当风力达到6级强风时，必须停止施工。

4　结束语

为了保证混凝土的工程质量，为防止表面干缩而引起混凝土裂缝，当现场气温大于等于30℃时，应避开中午高温时段施工或使用防雨篷作防晒遮阴篷，同时当风力达到6级强风时，必须停止对混凝土路面的施工；为防止混凝土断板，切缝应视混凝土强度的增长情况，宜比常温施工适当提早切缝，特别是在夜间降温幅度较大或降雨时，应当提早切缝，当昼夜温差小于10℃时，切缝时间最长不超过24h，切缝深度1/4～1/5板厚；当昼夜温差大于10℃而小于15℃时，切缝深度不应小于60mm；当昼夜温差大于15℃切缝深度大于等于60mm。其次为保证混凝土的工程质量，为防止混凝土裂缝，提高混凝土的整体性和耐久性，正确使用外加剂（如减水剂）也是减少开裂的措施之一，减水剂具有吸附分散作用、湿润作用和润滑作用，只要参加少量的减水剂，就能使新拌混凝土的和易性显著改善，同时对硬化后的混凝土也带来一系列的优点。

［1］中华人民共和国行业标准.《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF 30-2003）.

［2］严家伋，主编.《道路建筑材料》（第二版）.人民交通出版社.

马国海（1978-），男，彝族，四川盐源人，中共党员，道桥工程师，大专。

U416.2

A

2095-2066（2016）17-0211-02

2016-5-20