混凝土路面裂縫原因分析及控制＊

朱長友

(麻城市城鄉規劃局，湖北麻城438300)

混凝土路面裂縫原因分析及控制＊

朱長友

(麻城市城鄉規劃局，湖北麻城438300)

針對中、小城市道路混凝土路面常見的裂縫問題，結合實踐經驗，從道路設計、路面施工、材料配備等方面探討其原因，并提出防治措施。

混凝土路面;裂縫原因;分析及控制

水泥混凝土路面不同于其他混凝土結構，它是裸露在大自然中的帶狀結構，路面不僅要經受車輛荷載的重復作用，而且還要經受大氣溫度周期性變化的影響。此外，還涉及到設計、施工、材料等多方面因素的制約。本文從施工現場實際情況出發，通過學習和借鑒有關技術資料，對由各方面原因造成的路面裂縫進行了分析，提出了相應的防治措施。實踐證明:在施工過程中，只要滿足必要的施工條件和良好的設計要求及合理的材料配備，嚴格把好砌筑的各個環節，就能夠很好地根除裂縫通病，進而提高其工程質量和效益。

一、路面施工原因分析

(一)施工技術方面的問題

目前中、小城市混凝土的使用逐漸呈現高強、泵送、商品混凝土特征。混凝土是一種粘彈性材料，中低等強度混凝土在荷載作用下斷裂有一個塑性變過程，強度越高這個過程就越短，則在超載或震動、沖擊荷載作用下的安全性就越差。即混凝土強度越高，其變形能力越差，也就是說，抗壓強度的其他性能也未必就好。為了某種目的超過工程需要而任意提高混凝土抗壓強度，并非明智之舉。就混凝土而言，不僅要求達到下限要求，更要注意不超過某一上限，以保證混凝土有一定的抗裂性能儲備。特別是在商品混凝土泵送技術使用后，由于其砂率高，坍落度大，流動性高，塑性大，粗骨料含量相對較少，使得混凝土收縮率較過去的混凝土收縮明顯提高，而鋼筋混凝土的極限延伸率使混凝土開裂問題更加突出。

(二)施工配合比問題

在工程施工中，工人為了施工方便，施工用水量常常大于(甚至遠大于)試驗室提供的配合比用水量，表現為混凝土坍落度大、泌水現象明顯。泌水大的混凝土往往伴隨著較大的逆性收縮，從而出現塑性收縮裂縫，而不泌水或微泌水的混凝土則收縮較小，不易出現裂縫。另一方面在混凝土原材料中水泥及其品種、用量是影響混凝土收縮的重要因素。水泥磨細方法的改進及助磨劑的使用，顯著提高了水泥生產的效率，降低了能耗，水泥比表面積明顯增大。施工中水泥選擇不當，水泥細顆粒偏多，會使水泥與外加劑適應性不良，對防止混凝土的收縮裂縫極為不利;施工中不少人員甚至存在一種錯誤觀點:水泥用量越多越好，恰恰相反，水泥用量越大，混凝土的收縮值越大。

(三)混凝土振搗問題

未經振搗的混凝土是一種不同材料組合的粘稠混合體，在施工振搗的外力作用下表現為流態。長時間在同一點振搗，會導致混凝土過振，混凝土中各種組分產生不同程度分離。尤其是水上浮，水在上浮過程中形成滲水通道，進而形成混凝土體內早期微裂(肉眼不可見)，由于這種無規則微裂在外荷載和變形荷載作用下會不斷擴展、相互作用，最終由于某種“平衡系統”被打破而成為裂縫(肉眼可見)。同時，混凝土表層由于過振而形成較厚泌水浮漿，從而形成裂縫。另一方面，振搗不足時，不但影響混凝土的強度，而且混凝土孔隙率大導致密實性、防水性差，收縮大。因此，正確的振搗方法是施工中防止混凝土出現早期裂縫一個重要環節。

其次，振搗用的設備選擇也很重要，采用高振搗棒比采用低頻振搗棒更容易使混凝土出現泌水浮漿;采用振幅高的振搗棒比振幅低的振搗棒更容易使混凝土出現泌水浮漿。

(四)早期混凝土受力及支撐牢固性問題

在混凝土澆筑完成后，強度未達到一定數量時，不準進行下道工序;混凝土未達到設計強度前，嚴禁有沖擊荷載作用，是混凝土結構施工的基本要求。而實際施工中“搶工期”是目前工程界無法回避的現實，有的工程混凝土澆完尚不足24h，就開始成堆或成捆地吊放重達幾百甚至上千公斤的架管、鋼筋;有些工程為減少周轉材料占用率，混凝土初凝尚不足12h就開始拆除梁側固定用短架管和木方。這些不合理的施工活動將導致混凝土非勻質性材料在溫度、濕度變化條件下，逐步在硬化過程中形成微裂縫，在拉力、剪力作用下，擴展并串連發展成裂縫。

二、材料配備原因分析

(一)材料選用問題

通過大量的混凝土路面裂縫病害和處治效果的調查分析，考慮到水泥混凝土路面結構、材料及施工等方面的影響因素，作為理想的路面早期裂縫修補材料，應具備以下性能:

(1)相容性:通常要求混凝土路面相應具有較高的彎拉強度、表面平整、抗滑、耐磨。作為混凝土裂縫，特別是早期裂縫的灌縫材料，應盡可能與基質混凝土相容，其相容性具體表現在彎拉強度、粘結強度、收縮系數、彈性模量、泊松比、耐久性、熱膨脹系數及化學活性、顏色相近等方面。

(2)工作性:良好的工作性能是保證混凝土路面裂縫修補是否成功的關鍵，它包括流動性、可灌性、易密性等。

(3)凝結時間:工藝過程完成后，快速凝結硬化是路面裂縫修補的根本要求。作為水泥混凝土路面裂縫修補材料，一旦灌入路面縫隙，要求能盡快的凝結硬化或固化，盡早通車以減少道路運營障礙和經濟損失。

(4)彎拉強度:一般情況下，裂縫修補材料的抗彎強度因交通等級不同而控制在4.0～5.0MPa，相應的抗壓強度分別控制在25.0～35.5MPa。

(5)界面粘結性能:路面混凝土裂縫修補后，能否與舊混凝土協調一致地工作，其中一個重要的因素是混凝土裂縫修補界面的粘結性能，它關系到修補的成敗以及能否避免二次破壞。

(6)收縮性能:裂縫修補材料的收縮性能直接影響到修補界面的粘結性能，在進行裂縫修補時，路面混凝土已完成了收縮，而新注入的裂縫修補材料的收縮剛剛開始，必將在界面上造成剪切和拉應力，在荷載及環境因素作用下，可能使界面出現二次開裂。

(7)耐久性:縫修補材料灌人路面縫隙后，仍裸露在大氣中，經受雨水的滲入、陽光的照射、污水的腐蝕以及車輛的反復磨損。因此，要求路面修補材料應具有抵抗這些介質侵入和損害的性能。

除此之外，路面裂縫修補材料還在變形能力、環保性、經濟性等方面具有一定的要求。

(二)材料處理問題

施工骨料質量較差已成為我國混凝土質量的重要障礙，當前骨料生產的現狀基本上是:經營分散，生產方式落后，幾乎無人執行砂、石標準。所供應的名義上連續級配的石子基本上都10mm以上單料級的，有的砂石場在供貨緊張時既不篩分也不水洗，含泥量、含砂量嚴重超標，勢必影響水泥顆粒的均勻分散性及包裹作用，因勻質性差或早期強度低，而不足以克服混凝土的自收縮、干縮應力而形成裂縫。

三、混凝土路面裂縫控制措施

從混凝土路面施工因素裂縫的起因分析，要有效地控制混凝土路面開裂，必須綜合地從配合比，施工材料，施工管理及技術等多方面采取措施，才能取得滿意的效果。

(一)施工配合比的控制

由實驗室提供的設計配合比是一種固定條件下的靜態配合比，而施工隨時可能受到人、機械、材料、施工方法、施工環境變化的影響，因此在實際確定施工配合比時，應根據具體情況適當進行調整。首先，應根據水泥的水化熱、泌水性、收縮率、比表面積等性能合理選用水泥及用量;其次，嚴格控制混凝土用水量，設法控制混凝土的泌水，提高水泥砂漿的粘度，減少集料的沉降，充分發揮砂、石的骨架作用，減少多余的拌合用水量;再次是嚴格控制混凝土骨料的含泥量，優化骨料級配;最后是高溫季節施工時嚴格控制各種原材料溫度，特別是水泥的溫度，對防止混凝土的裂縫產生也很重要。

(二)提高施工管理水平和技術水平

首先混凝土材料、施工方法的發展與進步，勢必需要新的管理手段、技術措施的支持。比如，水泥比表面積的增大，適應泵送需要的大流動性混凝土替代傳統的干硬性混凝土施工。高強度混凝土替代普通混凝土，混凝土組分由傳統的四組份(水泥、砂、石、水)發展成現今的添加外劑的五組份或再增加太物摻合料的六組份等，都需要人們更新思維，并相應地采取更佳的管理措施、技術措施來克服日益嚴重的混凝土裂縫問題。其次，對混凝土施工的攪拌、振搗、壓光(刮糙)、養護、拆模各環節中人為的因素，應該制定嚴格的施工操作規程，并認真實施，嚴格管理。

［1］李鐵夢.工程結構裂縫控制［M］.北京:中國建筑出版社，1997.

［2］左恒忠，等.混凝土的若干裂縫原因及控制措施［M］.長沙:國防科技大學出版社，2006.

［3］傅智，金志強.水泥混凝土路面施工與養護技術［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］裘建平，丁中芬.新材料在混凝土裂縫修補中的應用［J］.浙江水利科技，2004.

2011－01－16

朱長友(1975－)，男，湖北麻城人，國家注冊建造師。