預拌混凝土路面質量病害淺析

姜連甲，殷繼偉，馬永勝

（1. 哈爾濱精典新型干混建材科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070；2. 哈爾濱佳連混凝土技術開發有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070）

0 引言

路面混凝土出現質量病害時，往往與混凝土自身的因素、施工方法不當、設計不合理、基層質量差等密切相關。所以作為預拌混凝土企業，應對整個現場施工工藝、基層的質量、混凝土澆筑方式，以及澆筑的氣溫，做到盡可能地了解。同時混凝土企業有義務將混凝土的性能以文件的形式，對客戶進行技術交底。讓客戶盡可能地了解混凝土的性能，調整施工工藝。本文主要闡述道路面層混凝土常見的質量病害，以及預防混凝土出現病害的措施。

1 混凝土裂縫

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫主要體現為表面不規則開裂，裂縫出現在混凝土初凝后至終凝前，主要是由于混凝土早期的失水速度過快。當混凝土表面失水的速率大于混凝土由內向外泌水的速率時，混凝土將受到失水所帶來的拉應力，初期混凝土抗裂性能差，抵抗不住拉應力時，混凝土就會出現開裂。所以為防止塑性收縮裂縫，應首先考慮混凝土失水的因素。

1.2 干燥收縮裂縫、自收縮裂縫

干燥收縮裂縫主要來自混凝土凝結硬化后內部水分的損失，在混凝土受約束下產生了拉應力，而混凝土的自收縮除了失水帶來的收縮外，還有混凝土凝結硬化后的體積變形。裂縫多出現在路面垂直于交通方向，也就是常說的橫向裂縫。

1.3 水泥對混凝土裂縫的影響

水泥應選取標準稠度用水量適當的水泥，水泥標準稠度用水量越高，混凝土越粘稠，混凝土的泌水率越低，失水速度越快。JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技術細則》中規定，重度交通荷載，水泥的標準稠度用水量≤28%，中、輕度荷載，水泥的標準稠度用水量≤ 30%。

在除水泥外其他原材料相同、配合比相同、施工工藝、環境溫濕度、大致相同的情況下，進行對比試驗，從中選取不同標準稠度用水量的水泥進行對比試驗。表1 中為其中 20 個試驗段中的 6 個試驗數據比對。發現當水泥的標準稠度用水量為 27%～28% 時，混凝土早期失水收縮裂縫出現較少；當標準稠度用水量達到 29%以上時，混凝土早期失水速度變快，對混凝土的養護要求較高；當水泥標準稠度用水量低于 28% 時，混凝土容易出現泌水的現象。

表 1 水泥標稠用水量對混凝土的影響

水泥的比表面積是影響道路混凝土開裂的重要因素之一，水泥比表面積越大，水泥與水接觸面越多，水化速度越快，這樣就加快了混凝土的失水速度與自身收縮。當水泥比表面積過低時，混凝土的保水性較差，容易出現泌水的現象。通過多組工程對比，發現當水泥比表面積為 350～380m2/kg 時比較適宜。

所以從防止裂縫的角度，路面工程中應考慮選取標準稠度用水量適中、比表面積適中、體積安定性合格、堿含量低、脆性系數高的水泥，同時水泥的溫度不宜超過 60℃。

圖 1 為工程中，因水泥比表面積過大，造成的混凝土開裂。

圖 2 為由水泥溫度過高引起的混凝土開裂。首先，水泥溫度過高時，水泥中的石膏脫水成無水石膏，導致混凝土假凝、急凝，造成的混凝土收縮裂縫。其次，水泥溫度過高使混凝土產生了溫度應力，而造成溫度應力裂縫。

圖 1 水泥比表面積過大引起的混凝土裂縫

圖 2 水泥溫度過高引起的混凝土裂縫

1.4 骨料對混凝土裂縫的影響

骨料的含泥量超標會降低水泥漿體與骨料膠結界面的強度，降低混凝土的抗拉強度，同時過高的含泥量也會加大混凝土的自身收縮。

細骨料細度模數直接影響混凝土的干縮。路面工程砂的細度模數宜選取 2.0～3.7 之間。試驗表明當砂的細度模數小于 2.0 時，混凝土開裂的幾率大大增加。

粗骨料在混凝土中屬于體積穩定結構，對于混凝土收縮起到一定的約束作用，所以要盡量選取級配合理的骨料，當骨料用量越高時，混凝土的結構越穩定。

同時要注意骨料的吸水率，若骨料吸水率大時，會增加混凝土的拌合用水量，用水量越大混凝土的收縮越大。

1.5 配合比設計不合理

1.5.1 砂率不合理

混凝土結構中，粗骨料對于體積穩定性以及開裂是有益的。混凝土砂率越大，其抗拉強度越低，混凝土的抗裂性能越差。隨著砂率的不斷提高，在滿足正常拌合物性能情況下，混凝土的水膠比可能也隨之提高，混凝土的干燥收縮也就越大。

所以在路面混凝土配合比設計時，應盡量控制好砂率，降低水膠比。

1.5.2 水泥用量偏大

水泥是混凝土中自收縮的主要材料，隨著單方混凝土水泥用量的增加，混凝土的自收縮也就提高。在保證混凝土強度的前提下應盡量降低混凝土的水泥用量。

1.5.3 水膠比偏大

混凝土中的拌合水，絕大部分用于調整混凝土的工作性。當混凝土內部的水分蒸發后，混凝土產生干燥收縮，容易出現干燥收縮裂縫。

1.6 基層對混凝土裂縫的影響

常見的基層有：水泥穩定碎石基層、二灰石穩定基層、混凝土基層、土質基層等。基層吸水性大時，會吸收混凝土拌合物底部的水分，造成混凝土失水速度過快，引起裂縫。所以在混凝土澆筑前，基層材料應保證濕潤且沒有積水。

基層平整度不夠，高低不平的基層導致混凝土面層的厚度不同，薄弱的混凝土面層在混凝土收縮時，容易出現斷板。

基層松散不實或調整基層標高的材料為松散材料，混凝土澆筑后會因基層不實導致的混凝土不均勻沉降裂縫。基層壓實度應達到 95% 以上。

預拌混凝土企業在澆筑混凝土前應與客戶溝通，了解基層的情況，并向客戶提出建議分析利弊，同時保留影像資料，因為混凝土出現問題，其原因往往并不是混凝土的原因，而是基層出現了問題。

圖 3 為某工程土質基層，圖 4 為該工程由于基層的質量問題，導致混凝土面層出現的開裂。首先是由于基層吸水性大，造成混凝土失水產生收縮裂縫；其次是由于基層沒有夯實，平整度差，混凝土面層因基層的密實度差出現了沉降收縮裂縫。

圖 3 某工程土質基層

圖 4 由于基層問題導致的混凝土裂縫

1.7 施工工藝對混凝土裂縫的影響

1.7.1 混凝土二次倒運攤鋪不均勻

混凝土二次倒運及攤鋪不均勻，會改變混凝土的漿骨比，使得部分混凝土漿體過于集中，而部分混凝土漿體較少。收縮應力不一致使混凝土易出現開裂。

1.7.2 混凝土養護不當

常見的道路面層混凝土多數為素混凝土，不同于鋼筋混凝土的是，路面混凝土的早期抗裂性能較差。因此混凝土早期的養護工作極為重要。

混凝土養護應趁早，應在平整修飾面層后，以拌合物表層不沾手為準，將混凝土進行覆蓋，一般采用塑料布、草簾、土工布等，保證混凝土的水分不丟失。且在硬化后應繼續灑水養護。應根據平均氣溫的不同，調整混凝土的養護時間。

預拌混凝土企業，有義務向客戶說明混凝土的凝結時間以及養護時間，建議養護方法。

1.7.3 切縫對混凝土裂縫的影響

混凝土的收縮以及裂縫不可避免，但可以控制。混凝土切縫的作用，主要體現在預防混凝土斷板上。將混凝土切去 1/3 左右，為了人工制造混凝土薄弱處，在混凝土受到收縮應力時讓混凝裂縫在切縫的位置裂開，這樣既方便了集中處理裂縫，也讓混凝土更加美觀。

混凝土的切縫時間既不能過早也不能過晚，切縫時間過早，邊緣混凝土會出現崩落的現象；切縫時間晚，混凝土的收縮應力得不到釋放，則混凝土已經出現裂縫，切縫的作用得不到體現。

混凝土切縫的深度不能太深，也不能太淺。切縫深度太深，混凝土的收縮應力傳達不過去，切縫失去作用；切縫太淺，混凝土的薄弱環節又不夠明顯。圖 5 和圖 6 是混凝土切縫問題引起的裂縫。由圖 5 可以看到，在切縫的部位混凝土出現了收縮裂縫，由圖 6 可以看到，當混凝土未及時切縫時，混凝土出現了收縮裂縫。

圖 5 切縫處產生裂縫

圖 6 未及時切縫引起的裂縫

1.8 天氣對混凝土裂縫的影響

混凝土會隨著溫度的變化而變化，也就是常說的熱脹冷縮，所以要設置脹縫來釋放混凝土膨脹的應力。同時設置縮縫，也就是切縫來釋放收縮的應力。

在大風天氣下混凝土表面失水速度變快，混凝土表面水分在很短的時間內被抽干。有時甚至來不及抹面、壓光。這時應該采取漫水養護，且表面不得有積水。

圖 7 為 5 級風力下，未采取正確的養護措施，導致混凝土早期失水過快形成的裂縫。

在晝夜溫差大的時候，混凝土隨著熱脹冷縮的應力交替，容易出現溫差開裂。這時應該將混凝土進行保溫養護，避免出現溫差裂縫。

圖 7 養護不當引起的混凝土裂縫

1.9 檢查井附近混凝土開裂

檢查井是金屬材料，在受溫度影響下熱脹冷縮，且與混凝土收縮應力不一致，導致出現應力裂縫。檢查井附近脹縫間隔設置不宜過長，并在檢查井處設置縮縫。

圖 8 為檢查井附近的混凝土，由于受到不同應力拉扯，出現的應力裂縫。

圖 8 檢查井附近開裂

2 糖芯混凝土

2.1 糖芯混凝土現象

糖芯混凝土指的是混凝土澆筑完成后，受大風的影響或者太陽高溫暴曬導致混凝土表面產生一層硬殼，并且伴隨著不規則的裂縫。而此時混凝土并未達到它的凝結時間，所以用力按下去或者用腳去踩，像踩在膠皮上的感覺。將表面硬殼鏟除，內部混凝土仍然屬于塑性狀態。

這是由于混凝土表面急劇失水，導致混凝土出現的一種假凝現象。不但會造成混凝土開裂，而且混凝土的表面強度會降低。

2.2 預防措施

2.2.1 做好混凝土保濕工作

高溫天氣、大風天氣澆筑混凝土應用塑料薄膜進行覆蓋，避免出現失水過快的現象。

圖 9 是在太陽暴曬下，混凝土表面劇烈失水，形成的硬殼且伴有裂縫。

2.2.2 泵送劑的選用

根據多個工程實例的比對，減水劑的選用對形成糖芯混凝土的影響很大。

首先當使用粉態萘系減水劑時，要比液態的減水劑更容易出現糖芯混凝土的現象。

其次當泵送劑中使用部分羥基羧酸鹽作為緩凝劑時，要比其他鹽類緩凝劑更容易出現糖芯混凝土的現象。例如白糖、葡萄糖酸鈉、麥芽糊精，作為混凝土泵送劑緩凝劑時，極容易出現這種硬殼糖芯的現象。建議

使用磷酸鹽，如三聚磷酸鈉、六偏磷酸納，出現糖芯硬殼的現象較少。

圖 9 混凝土暴曬失水產生的裂縫

2.2.3 適當的降粘

當混凝土的粘度過大時，混凝土水分由內向外泌水的過程變得更加困難。若現場養護條件不理想時，混凝土更容易出現硬殼糖芯的現象（圖 10）。

圖 1 0 混凝土硬殼糖心現象

3 起皮、起砂、起灰

3.1 起皮、起砂概念

混凝土表面起皮、起砂指的是混凝土凝結硬化后，表面水泥漿體剝落，砂石骨料裸露在外部。這種現象直接降低了混凝土的耐磨性。

3.2 原因分析

3.2.1 養護不當

由于灑水養護不得當，或被雨水沖刷，造成混凝土表面有明水堆積，增大了表面混凝土的水膠比，當混凝土硬化后，水泥漿體膠結能力變差，出現起皮剝落現象。

圖 11 為混凝土澆筑后被雨水沖刷，混凝土的水泥漿體被沖走，出現的起砂現象。

3.2.2 混凝土泌水

混凝土水膠比過大、砂率過低、外加劑摻量過高，導致混凝土出現泌水現象，也是起皮、起砂的原因之一。 圖 12 為混凝土嚴重泌水，造成混凝土的起皮現象。

3.2.3 混凝土受凍

混凝土表面受凍之后，由于水變成冰導致體積膨脹。混凝土形成許多裂縫，雖然正溫之后部分混凝土內部的冰轉化成水。但混凝土的強度損失以及結構破壞則不可逆，混凝土表面常常因為凍害之后與內部剝離。圖13 為混凝土受凍后表面出現的剝落現象。

3.2.4 粉煤灰摻量過高

在道路混凝土配合比設計時，應盡量減少粉煤灰的摻量，或不摻加粉煤灰。尤其是細度較粗的粉煤灰。當混凝土出現泌水，或施工中出現過振的現象，粉煤灰比水泥輕，會上浮到混凝土的表面，造成了混凝土表面強度偏低，出現起灰現象。

圖 1 1 混凝土被雨水沖刷后起砂

圖 1 2 混凝土泌水引起的起皮現象

圖 1 3 混凝土受凍后表面剝落

4 結論

為保證工程質量，預拌混凝土企業不但要嚴把原材料的質量，更要應對不同的客戶，采取相應的配合比設計。不能使用“萬能配合比”。同時應將混凝土性能告知給客戶，如混凝土的凝結時間，配合比及原材料性能。并在滿足施工的前提下建議客戶降低混凝土的坍落度。如遇特殊天氣應與客戶做技術交底，建議客戶采用何種養護方法，以避免出現混凝土質量病害。

在市場競爭愈演愈烈的情況下，預拌混凝土企業想要生存，混凝土的質量是前提，同時優質的服務也必不可少，廣大砼仁們要做好準備工作，不要做“馬后炮”事后扯皮。