關(guān)于水泥砼路面施工裂縫的探討

許英偉

摘要：本文主要針對(duì)水泥砼路面施工裂縫的存在特征，對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行深入剖析，并針對(duì)由不同原因引起施工裂縫提出了相應(yīng)的技術(shù)防治措施，以便為業(yè)內(nèi)同行日后在從事類(lèi)似工程的施工管理時(shí)能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：水泥路面；施工裂縫；產(chǎn)生原因；防治措施

在水泥砼路面施工中，如果在施工組織方面組織不力或是安排不當(dāng)，一不小心便會(huì)發(fā)現(xiàn)施工裂縫這個(gè)身影的存在。從理論上分析，施工裂縫的產(chǎn)生已經(jīng)在預(yù)示著施工中某一管理環(huán)節(jié)的缺失，而施工管理的缺失，將會(huì)引起水泥砼路面的提前破壞，縮短其設(shè)計(jì)的使用壽命，給工程造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，裂縫問(wèn)題我們不得不重視。為了能有效地防范施工裂縫的出現(xiàn)，最大程度上減少施工裂縫的發(fā)生，首先，我們必須對(duì)其產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行剖析，從而才能制訂出有針對(duì)性的技術(shù)防治措施。下面，就讓我們先來(lái)了解一下引起水泥砼路面出現(xiàn)施工裂縫的原因主要有哪些方面。

1 施工裂縫形成原因

1.1 施工裂縫形成內(nèi)因

水泥混凝土堆聚結(jié)構(gòu)的分層現(xiàn)象。水泥混凝土在澆搗過(guò)程中，都會(huì)發(fā)生不同程度的分層現(xiàn)象，由于混凝土形成堆聚結(jié)構(gòu)的過(guò)程中具有分層性，這種分層性使混凝土從表層到內(nèi)層其強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)，表層的抗拉能力最弱，這便是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

水泥的水化反應(yīng)。在拌和、振搗、凝結(jié)、硬化的過(guò)程中，水泥與水自始至終存在著水化反應(yīng)，試驗(yàn)表明在水化反應(yīng)過(guò)程中混凝土有2 次升溫與降溫過(guò)程，混凝土的體積也有2 次脹、縮形變。如果混凝土體不受任何約束，這種脹縮變形就可以自由進(jìn)行。然而，事實(shí)上混凝土體在脹縮變形中，要受到其內(nèi)部集料及外部邊界的約束，這就使混凝土自由脹縮變形受阻，其內(nèi)部必然要產(chǎn)生相應(yīng)的拉壓應(yīng)力，且具有反復(fù)性。加之混凝土的導(dǎo)熱性能差，使表面與內(nèi)部的脹縮變形也不能同步進(jìn)行，這樣相互制約的約束也會(huì)產(chǎn)生拉壓內(nèi)應(yīng)力。

水泥混凝土的干縮作用。水在水泥混凝土中，大約只有水泥重量的15 %～20 %。水是水化反應(yīng)所必須的，其余大部分蒸發(fā)掉，使混凝土產(chǎn)生干縮變形。而其收縮量是不容低估的，根據(jù)有關(guān)資料介紹，由水泥混凝土中的水泥漿形成水泥石，在水泥石中只要產(chǎn)生3 %的體積變形，就足以使水泥石和集料界面上產(chǎn)生的拉應(yīng)力達(dá)13 MPa。在混凝土凝結(jié)硬化期間，其內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度很小，由于冷縮和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此時(shí)的抗拉強(qiáng)度，因而導(dǎo)致了混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。

1.2 施工裂縫形成外因

溫度的變化。由于熱脹冷縮的作用，氣溫較高的白天和上半夜?jié)仓幕炷粒诖稳赵绯繗鉁刈畹蜁r(shí)，必將產(chǎn)生體積收縮，即溫度變形。或由于溫度的急劇變化，如因大風(fēng)、大雨造成的氣溫劇變，使混凝土急劇冷縮或干縮，加快了應(yīng)力集中及混凝土早期裂縫的形成速度，也就是說(shuō)，是混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)不足以抵抗因溫度變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，而形成早期裂縫。

夏季在陽(yáng)光的暴曬和干熱風(fēng)影響下，砂、石料的溫度可高達(dá)60～70℃，拌制出來(lái)的混凝土的溫度可達(dá)40℃左右。溫度高，水泥水化反應(yīng)加快，混凝土凝結(jié)硬化快，和易性降低，易造成蜂窩、麻面，密實(shí)度降低，水分蒸發(fā)快，表面易干燥，養(yǎng)生不充分，造成強(qiáng)度降低，增加了出現(xiàn)干縮裂縫的可能性。

切縫工藝的影響。從理論上講，只要在水泥混凝土塊硬化收縮之前進(jìn)行切縫工藝，就可以克服早期裂縫的產(chǎn)生。但切縫工藝要求混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(約5～10MPa)方可進(jìn)行，否則縫口將是不規(guī)則毛邊，在這段時(shí)間內(nèi)，由于化學(xué)收縮、干濕變形與溫度變形的變形量最顯著，而混凝土的強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生早期裂縫。以前混凝土路面都是短脹縫距，先造成了有效的薄弱斷面，使收縮裂縫只能在縮縫處發(fā)生。現(xiàn)在普遍采用的長(zhǎng)脹縫和切縫施工工藝，給施工操作帶來(lái)了較大的便利，加快了施工進(jìn)度(一天最長(zhǎng)可澆筑350m) ，但較容易產(chǎn)生裂縫。

傳力桿安裝不當(dāng)。在某路段的一次施工中，有一種斷裂發(fā)生在切縫的15m范圍內(nèi)，經(jīng)調(diào)查分析，是傳力桿放斜或自由端失效，致使混凝土板收縮受限制，產(chǎn)生路面斷裂。

混凝土配合比不均或拌和時(shí)間不足。施工中如果不能?chē)?yán)格控制配合比，特別水灰比，也是釀成早期裂縫出現(xiàn)的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度，也與干縮裂縫有關(guān)。水多，混凝土的干縮性就大;水泥量多，則塑性變形就大。骨料含泥量大，骨料表面形成泥漿薄膜的顆粒就多，骨料與水泥間的膠結(jié)力就會(huì)降低，混凝土內(nèi)部的薄弱部位就增多。配料不準(zhǔn)或攪拌時(shí)間不足，生產(chǎn)出的混凝土強(qiáng)度變化就不均勻，強(qiáng)度弱區(qū)應(yīng)力就容易集中，促使混凝土產(chǎn)生早期裂縫。

2 技術(shù)防治措施

選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)。盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)并保持混凝土表面濕潤(rùn)，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進(jìn)行。對(duì)采用各種養(yǎng)護(hù)的新澆混凝土，爭(zhēng)取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開(kāi)始養(yǎng)生，但養(yǎng)生時(shí)一般不能污染或損傷混凝土已成型表面，因此必須選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法及最佳的養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)間。用濕養(yǎng)生法養(yǎng)護(hù)時(shí)，濕草袋或濕麻袋不能漏蓋，每天視氣溫情況均勻?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)期不少于14 d。在非雨季應(yīng)盡量采用噴塑養(yǎng)護(hù)工藝，該工藝在冬季可起一定的保溫作用，夏季可大大防止水分的過(guò)快蒸發(fā)。在夏季施工時(shí)，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐袼禍鼗蛟诒∧ど贤恳粚邮覞{，以免在混凝土板中產(chǎn)生溫度梯度而開(kāi)裂。

減少溫差效應(yīng)，降低混凝土溫度

夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，要將暴曬于烈日下的砂石料灑水潤(rùn)濕，并盡量避開(kāi)烈日高溫施工，以防止早期裂縫的產(chǎn)生。冬季施工要備好擋風(fēng)、保暖棚，并采取相應(yīng)的冬季施工措施。

降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。降溫可采用以下辦法: 用搭棚遮蓋等措施使新澆混凝土免受陽(yáng)光直接照射，降低混凝土表面的環(huán)境溫度; 對(duì)混凝土的各種組成材料進(jìn)行降溫，控制混凝土新拌合物的溫度在32 ℃以下。夜間和早晨氣溫較低，基礎(chǔ)或模板的溫度也較低，因此，可以有效降低混凝土溫度和混凝土表面水分蒸發(fā)率。

優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，選用級(jí)配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比或摻加能減小收縮、防止開(kāi)裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。

采用正確的切縫工藝

掌握切縫的合理時(shí)間。切縫的目的在于把混凝土內(nèi)部的應(yīng)力適時(shí)地釋放，而切縫又要求混凝土必須具備一定的強(qiáng)度。一般以混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)5～10MPa 時(shí)為適宜的切縫時(shí)間。另外，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)確定，即用指甲在混凝土路面上劃痕，若不出現(xiàn)痕溝，只出現(xiàn)灰白色劃痕時(shí)，則可切縫。

控制切縫的長(zhǎng)度和深度。切縫深度一般為板厚的1P3～1P4為宜(或按設(shè)計(jì))。切縫從一端走向另一端，如果端頭為填擋混凝土還沒(méi)有施工，可以留1cm左右不切通，以免填擋混凝土施工時(shí)水泥漿漏入縫內(nèi)，待填擋混凝土切縫時(shí)一起切通。

掌握合理的拆模時(shí)間。縱縫施工時(shí)，對(duì)已澆混凝土板的縫壁要均勻地涂刷二道60#瀝青，以減小側(cè)面的摩阻力，并把先澆與后澆的混凝土板隔開(kāi)，防止斷裂傳遞。在模板接頭處，從模板內(nèi)側(cè)用油毛氈或水泥袋紙堵縫，防止?jié)仓甑陌鍓K側(cè)面暴露，同時(shí)，達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)及時(shí)拆模，消除模板造成的板塊側(cè)面受力不均。

嚴(yán)格規(guī)范施工，確保工序質(zhì)量。一方面，在安裝傳力桿裝置時(shí)，一定要保證自由端絕對(duì)自由，并垂直截面，以確保其使用功效。另一方面，在振搗過(guò)程中，采用3 次振搗法。即插入式振搗、平板震動(dòng)、振動(dòng)梁或整平機(jī)振動(dòng)。最后在混凝土表面使用真空吸水或收水抹面，進(jìn)一步排除混凝土中多余的水分，增加混凝土的密實(shí)度和提高混凝土的早期強(qiáng)度，同時(shí)使混凝土在初凝中產(chǎn)生的細(xì)微裂縫重新愈合。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，水泥砼路面施工裂縫的產(chǎn)生，其內(nèi)因與外因方面的因素都相當(dāng)復(fù)雜，但是，本人相信，只要我們能夠了解和查清致使施工裂縫的產(chǎn)生原因，并積極采取“預(yù)防為主”的技術(shù)措施，就能夠有效地減少各種裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生，從而才能確保水泥砼路面質(zhì)量，減少裂縫所造成的損失。

參考文獻(xiàn)

[1]公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．JTG D40，2002． [2]公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范[S]．JTG D30-2003.