水泥混凝土路面施工早期裂紋防治措施

陳佳，趙文宣

（1. 沁陽市鑫龍路橋工程有限公司，河南 焦作 454550；2. 河南省建鑫建筑工程有限公司，河南 焦作 454750）

伴隨公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，水泥混凝土路面作為主要路面結(jié)構(gòu)形式，也得到了極大的發(fā)展。在其迅速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著諸多問題。尤其是早期病害問題，將對汽車駕駛的安全性造成極大影響。于水泥混凝土路面而言，路面破壞是一個(gè)復(fù)雜的過程，其涉及的原因較多，但路面損壞及服務(wù)功能徹底喪失的首要原因即為路面裂紋。當(dāng)產(chǎn)生裂紋之后，因行車荷載及環(huán)境等因素的影響，水泥混凝土路面板的整體性將漸漸喪失，直至完全被破壞。為有效控制水泥混凝土路面施工早期裂紋病害，必須先了解裂紋產(chǎn)生的危害性，分析其產(chǎn)生原因，只有這樣才能保證采取的防治措施科學(xué)、可行，才能最大限度提高路面施工質(zhì)量。

1 早期裂紋產(chǎn)生的危害性

水泥混凝土路面早期裂紋是指在施工、養(yǎng)生階段，混凝土路面因非荷載等因素產(chǎn)生的微小裂縫，一般此類裂縫縱向深度不超過 3cm，且不會貫穿混凝土板現(xiàn)象，其長度不等，相比混凝土板寬度，通常在其 50% 以內(nèi)。于混凝土板整體性而言，此類裂紋影響不大，且在通車運(yùn)營前期，往往也不會對行車舒適性、安全性造成嚴(yán)重影響。但隨著公路使用年限的不斷增加，在長期行車荷載、自然因素等影響下，將會嚴(yán)重影響水泥混凝土路面強(qiáng)度及使用性能。此類病害通常出現(xiàn)于混凝土板上部，相比混凝土面層厚度，其厚度極小，往往認(rèn)為不會影響混凝土面層強(qiáng)度。但當(dāng)混凝土板受到荷載影響后，此類裂紋極易產(chǎn)生應(yīng)力集中情況，從而進(jìn)一步擴(kuò)展裂紋長度，并不斷延伸，這種情況下將會破壞混凝土板，導(dǎo)致斷裂等病害產(chǎn)生。

2 混凝土路面早期裂紋產(chǎn)生原因

2.1 塑性收縮

澆筑混凝土后，在其還未硬化前由于混凝土表面水分消散出現(xiàn)的收縮被稱為塑性收縮。此原因產(chǎn)生的裂紋，其長度范圍為 0.12～2mm，深度一般不會超過50mm。塑性收縮裂紋往往會向混凝土板邊緣延伸，產(chǎn)生的主要原因?yàn)橄啾然炷羶?nèi)部到表面的泌水速率，水泥混凝土新鋪表面水分蒸發(fā)速率過快，且無法及時(shí)補(bǔ)充水分，導(dǎo)致混凝土表面水分缺乏，過于干燥，從而濕度梯度產(chǎn)生于混凝土表面，最終產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

2.2 溫度收縮

因氣溫高低不同，水泥混凝土路面溫度峰值出現(xiàn)的時(shí)間也所有差異，通常情況下，氣溫較高時(shí)，可出現(xiàn)于攤鋪后 6～8 小時(shí)；氣溫較低時(shí)，則出現(xiàn)于攤鋪后 8～10 小時(shí)。因水化反應(yīng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)溫度峰值后，路面內(nèi)部溫度將有所上升，可升高 10℃。峰值過后，混凝土路面溫度則會隨之降低，同時(shí)將有較大溫度梯度出現(xiàn)于路面內(nèi)部，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土裂紋。

2.3 自收縮

水化過程中，水泥水分消耗過大，將大大減小混凝土相對濕度，進(jìn)而導(dǎo)致毛細(xì)孔、凝膠孔液面彎曲，降低體積，出現(xiàn)自收縮問題。如水泥混凝土強(qiáng)度等級在 C40以上時(shí)，其具有較低水膠比，此時(shí)具有較大自收縮情況，且往往產(chǎn)生于早期。當(dāng)混凝土沒有添加緩凝劑時(shí)，其自收縮現(xiàn)象一般在初凝階段即產(chǎn)生，尤其在澆筑 1 天內(nèi)速度最快，相比 28 天自收縮值，在澆筑后 1 天內(nèi)可達(dá)到 60% 左右，這種情況下，將導(dǎo)致硬化階段混凝土出現(xiàn)微裂紋。

3 水泥混凝土路面早期裂紋防治措施

3.1 原材料方面

（1）水泥選擇。水泥混凝土路面施工，必須按照“高強(qiáng)度、耐磨性好、抗凍性強(qiáng)及干縮小”的原則，合理選用水泥材料。當(dāng)前最常用的水泥材料主要是普通硅酸鹽水泥。但此類材料往往具有較大干縮性，且早期強(qiáng)度不高，水化熱情況嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致早期裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。于水泥早期水化程度而言，水泥細(xì)度、水泥組成是主要影響因素，同時(shí)還會對混合料內(nèi)游離水含量造成一定影響，進(jìn)而對水泥混凝土收縮產(chǎn)生影響。為此，在水泥選擇時(shí)，應(yīng)對其引起混凝土干縮程度進(jìn)行充分考慮，以此為標(biāo)準(zhǔn)，按照由大至小的順序可分為礦渣水泥、普通水泥、早強(qiáng)水泥及粉煤灰水泥。

（2）集料級配。于水泥混凝土工作性能及用水量而言，集料級配是否合理影響較大。通常來講，連續(xù)級配、間斷級配是混凝土混合料石料級配的兩種類型，兩種級配類型相比，連續(xù)級配更具優(yōu)勢，不易出現(xiàn)離析問題。在混凝土板早期裂紋防治施工中，粗顆粒含量的增加，則會降低水泥、水等材料的用量，進(jìn)而降低產(chǎn)生混凝土干縮的幾率，這有利于防止早期裂紋產(chǎn)生。

（3）用水量控制。在空氣干燥情況下，混凝土逐步硬化。此時(shí)大量水分會被蒸發(fā)，進(jìn)而減小體積，出現(xiàn)收縮。同時(shí)，在水化反應(yīng)中，水泥所需水量較小，而大部分水分的作用是用于混凝土工作性能、和易性等調(diào)節(jié)工作，隨后該水分將被蒸發(fā)，在該環(huán)節(jié)早期裂紋極易產(chǎn)生。為此，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，必須盡量減小水灰比，合理控制單位用水量。

（4）應(yīng)用減水劑。作為表面活性物質(zhì)，減水劑可被當(dāng)做是水泥分散劑使用，減水劑摻加后，將吸附在水泥顆粒表面，進(jìn)而增加顆粒表面溶化層厚度，增大顆粒間距，且有一層界面膜存于水泥、水界面上，以避免顆粒凝聚，促使水泥漿由凝聚體向分散性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，且釋放出凝聚體內(nèi)大量游離水，進(jìn)而提升混合料潤滑性能，達(dá)到和易性改善的作用。除此之外，減水劑的摻加，還能減少水、水泥等材料用量，達(dá)到混凝土流動性及早期強(qiáng)度增強(qiáng)的目的。

3.2 施工方面

第一，混合料振搗?；炷翝仓^程中，應(yīng)盡可能選用功率較大的平板振動器進(jìn)行施工，要求振搗充分、均勻，且能提出混凝土內(nèi)的水泥漿體。

第二，切縫處理。為避免出現(xiàn)貫穿裂縫，切縫時(shí)間選擇是否合理極為關(guān)鍵。一般應(yīng)盡早確定切縫時(shí)間，通?？蛇x擇在混凝土板上選用鐵釘?shù)葎澗€的方式確定切縫時(shí)間，當(dāng)痕跡難以刻出時(shí)，則可進(jìn)行切縫施工，切縫時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)啃邊情況。

第三，養(yǎng)護(hù)施工。澆筑完混凝土之后，養(yǎng)護(hù)施工是否到位對混凝土板早期裂紋產(chǎn)生起決定作用。當(dāng)環(huán)境相對濕度在 94% 以上，水泥混凝土硬化時(shí)，體積極易產(chǎn)生微膨脹現(xiàn)象；相反，則產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。為此，必須盡可能降低水分蒸發(fā)，直到水泥混凝土抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，才能起到防治早期裂紋產(chǎn)生的作用。目前，養(yǎng)護(hù)常選用薄膜、草袋等方式，要求完成施工作業(yè)后，及時(shí)進(jìn)行路面養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)過程中，如水分不足，則需灑水保濕。

4 結(jié)束語

綜上所述，在交通量快速增長、運(yùn)輸工具大型化及車輛超載嚴(yán)重的今天，公路使用壽命也受到了極大的挑戰(zhàn)。水泥混凝土路面是公路路面結(jié)構(gòu)的主要形式之一，在其使用過程中，往往會出現(xiàn)不同程度裂紋現(xiàn)象，此類病害的產(chǎn)生，將大大降低水泥混凝土承載力、耐久性及防水能力。隨著道路使用年限的增加，裂紋將逐步擴(kuò)展，并發(fā)展為貫穿型裂縫，不僅會加劇路面損壞程度，還會對行車舒適性及安全性造成嚴(yán)重影響。為避免水泥混凝土路面早期裂紋產(chǎn)生，必須找出其產(chǎn)生原因，只有這樣才能采取科學(xué)、有效的措施予以防治，才能達(dá)到良好防治效果。