水泥混凝土路面裂缝产生的原因及防治措施

2022-11-12

1 裂缝产生的原因

产生裂缝的原因很多, 从时间上可分硬化前和硬化后两个过程。

1.1 硬化前混凝土处理产生裂缝

在硬化前, 混凝土还处于塑性状态, 由于各种组成材料的密度不同而发生沉降, 内部自由水析出, 引起沉降收缩裂纹, 这一般发生在抹面层的时候。但在干燥的基层上浇筑混凝土面层时, 因水份很快被基层吸收, 引起混凝土较大地收缩也会产生宽而深的裂缝。

1.2 为防止沉降裂缝的发生, 可采取以下防治措施

(1) 混凝土浇筑后, 在尚未出现析水前, 应防止强风吹拂和烈日曝晒。

(2) 同时在浇筑后要及时养护, 防止混凝土表面水份蒸发而干燥。

(3) 在浇筑混凝土前, 应将路基基层浇湿。

(4) 采用二次抹面, 以减少表面收缩裂纹。

1.3 硬化后, 由于施工不当或材料质量问题而产生裂缝

1.3.1 干缩裂缝

因水份蒸发, 使干缩产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度, 使混凝土产生裂缝。它的特征是表面开裂, 走向纵横交错, 没有一定的规律, 形似龟纹, 缝宽和长度都很小, 与发丝相似。

引起干缩裂缝的因素主要有以下几点。

(1) 水泥中的硅酸二钙可产生很多肢体, 它在干湿作用下, 体积变化很大。水泥中的铝酸三钙水化时需大量的水, 养护过程中膨胀值大, 干燥时收缩亦大。这两种物质含量大时干缩性亦大。

(2) 骨料的大小和级配也对干缩值有密切关系。级配良好时, 空隙率小, 砂浆含量减少, 收缩值相对减少。对使用偏细砂时, 会使混凝土收缩值增大。含泥量大的情况与使用偏细砂相类似。

1.3.2 由于温度应力而产生的裂缝

这主要是因昼夜温差太大, 而产生较大的温度应力, 由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割, 而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为每度0.01毫米, 当累计长度内温度应力超过抗拉强度时, 就会发生裂缝。一般在2~40米范围内应设置伸缩缝, 以防断裂。

1.3.3 基层原因而产生的反射裂缝

由于基层的裂缝没有进行及时处理, 而反射到面层, 使面层断裂。目前, 水泥混凝土路面基层采用的结构形式以水泥碎 (砾) 石稳定基层为主。因温度应力及其它因素的影响, 基层浇筑好后, 在一定范围内会自然断裂, 如在基层上人为地设置一些伸缩缝, 为使上下缝对齐, 会增加不少施工难度。

1.3.4 由于材料不良引起的裂缝

(1) 水泥安定性不良引起的裂缝。水泥熟料如锻烧不充分, 会产生较多的游离氧化钙, 因它的水化过程很慢, 导致水泥己凝结硬化后仍继续水化而产生体积膨胀的体积变化不均匀现象, 使路面出现龟裂、断板等。还有氧化镁及石膏的后果与氧化钙类似。为防止水泥安定性不良引起的裂缝, 应加强检验, 并选用低碱性水泥。 (2) 因拌和物温度过高, 而出现“假凝”现象, 并使混凝土板块断裂, 因此, 为防止混凝土发生假凝现象, 要控制混凝土的拌合物温度。 (3) 有害杂质与混凝土产生反应生成易溶于水的物质, 使混凝土被腐蚀, 强度降低, 在车辆荷载的不断作用下, 遭到破坏。 (4) 砂、石材料中的活性材料与水泥中碱产生化学反应, 使混凝土结构遭到破坏。

集料中的活性二氧化硅与水泥中碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾会产生化学反应, 并在集料表面生成一种碱——硅酸凝胶体, 这种凝胶体吸水后体积产生膨胀, 使混凝土结构破坏, 出现较深的网裂, 这就是“碱——骨料”反应。

(1) 新出厂的水泥不能立即使用, 因新出厂的水泥温度较高, 且游离氧化钙等还没有完全消解。

(2) 采用低碱水泥和非活性集料。

(3) 严格控制混凝土的振捣时间, 既要振捣密实又要避免过振, 过振导致离析, 使表面砂浆过厚, 易产生收缩裂缝。

1.3.5 施工操作不规范

(1) 砂石材料的含水量是随气候变化而变化的。施工中住往根据设计而不考虑这一因素, 从而使水灰比失去控制。事实上, 在施工现场要在每班开工前及天气变化时, 对砂石材料进行含水量的测定, 及时对水灰比进行调整。

(2) 标高控制不严, 使混凝土板块厚薄不均, 造成混凝土强度不匀, 在混凝土板块厚薄不均界面, 在外力作用下及收缩时产生拉应力, 易产生裂缝, 影响混凝土的使用质量。

(3) 养护不及时, 混凝土的结构和强度的形成及增长有一个过程, 并需要有一定的温度和湿度条件。如不及时养护, 会影响混凝土水化作用的正常进行和水化物的生成, 从而影响混凝土的强度。

2 混凝土裂缝常见预防措施

2.1 保证路基最佳密实度

为使路基有良好的密实度和提高其强度, 减少路基的塑性变形和渗透系数, 从而增加稳定性, 使填土层的沉降量减小到最低限度, 结合施工单位的现有碾压设备, 在填筑路基时采取“分层填筑”和“薄层多压”的做法, 每层厚度不超过30cm。为保证有均匀的强度, 必须强调“分层填筑”, 因不同层次有不同的压实度要求。

2.2 温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度方面着手。

(1) 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土掺混合料加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。

(2) 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。

(3) 在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温。

(4) 规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。

2.3 严格掌握混凝土的配合比和水灰比

混凝土的配合比和水灰比对强度起至关重要的作用。一般都能做到依据水灰比与强度关系曲线进行计算和选配合理的配合比, 但关键是在实际施工中要按采用的配合比严格执行, 坚决杜绝上料不过秤。

2.4 重视混凝土的早期养护

实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝, 其主要原因是温度梯度造成。寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此, 混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

3 结语

修一条高质量的混凝土路, 从设计到施工之间影响质量的因素很多, 一些理论和工艺有待探讨和改进, 以上对混凝土裂缝的预防进行了理论上和实践上的初步探讨, 在实践中的应用效果是比较好的, 具体施工中要靠我们多观察、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。

摘要：水泥混凝土路面直接承受交通荷载的作用, 受气候、水、温度等因素的直接影响, 因而在使用过程中是最容易受到破坏的结构层。本文将就水泥混凝土路面的病害及其成因进行分析, 并提出预防和治理的个人见解, 供同仁探讨。

关键词：水泥混凝土路面,裂缝,防治