水泥混凝土路面早期裂缝成因分析与预防

【摘要】笔者从工程实例出发，详述了水泥混凝土路面早期裂缝产生的原因，提出了解决水泥混凝土早期裂缝的措施，以期为以后的水泥混凝土路面施工提供一点借鉴。

【关键词】水泥混凝土；早期裂缝；预防措施

1.　工程概况

新沂河整治工程是国务院确定的治淮19项骨干工程的重要内容之一，治理范围为嶂山闸至燕尾港，河道长146Km，涉及徐州、宿迁及连云港三市。为了改善防汛道路通行条件，水利部淮委批复同意在原有泥灰结石路面上增做混凝土路面125.59Km。水泥采用P.O42.5水泥，粗集料采用Ⅱ级或Ⅱ级以上的粗集料，碎石公称最大粒径不应大于31.5mm。细集料要求采用Ⅱ级或Ⅱ级以上的天然河砂，中粗砂，细度模数宜在2．5以上。外加剂为南京水利科学研究院研制生产的HLC-NAF缓凝高效减水剂。

设计标准：参照4级公路；设计车速：20Km/h；标准轴载：BZZ-100；道路净宽：净4.5+2×0.5＝5.5m。弯拉强度按4.0MPa控制（28d龄期的弯拉强度），路面宽4.5m，厚度18cm。

2.　水泥混凝土路面初凝前主要裂缝类型、成因

2.1塑性沉降裂缝和收缩裂缝。

沉降裂缝，这类裂缝大多出现在浇注后20分钟至3小时之间。收缩裂缝，这类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的，表面消失水光时立即产生，这类裂缝形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。主要原因。

（1）外加剂掺量不均匀或过量。由于本工程采用了南京水利科学研究院研制生产的HLC-NAF缓凝高效减水剂（粉剂），在拌合物拌合过程中，工作人员没有控制好外加剂用量，拌合时间过短，造成外加剂拌合不均匀造成；同时，由于本工程于2010年6月初进场施工，施工期正值夏季高温季节，蒸发量大，拌合物中又过量掺入了HLC-NAF缓凝高效减水剂，造成初凝时间延长。由于拌合物在塑性状态时，刚开始初凝，遇到烈日暴晒，干热风影响，使混凝土表面水分蒸发太快，加上泥结石路基撒水偏少，混凝土拌合物下部水份被路基吸收，以及石子、砂等原材料暴晒及水泥混凝土本身的水化热高等原因造成水泥混凝土产生急剧收缩，此时水泥混凝土尚未有强度或趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。

（2）本路面工程是在原有泥结石路面上直接增设水泥混凝土面层，原泥结石路面已经使用了较长时间，部分路面已经出现高低不平或损毁，原有泥结石路面局部不足4.5米，对这些修补、调整高差后的路基，有的压实度不够，因此在浇筑混凝土时，部分水泥浆渗入到碎石垫层上，造成路面厚度大但强度低的情况，加上浇注成型后，没有及时加以切缝，或切缝深度不大，造成混凝土板凝固时的拉应力很难被引导到切缝处释放，而会在相对薄弱部位释放，从而造成混凝土板开裂。有的由于路基的不均匀沉降和模板的位移也造成了混凝土拌合物塑性沉降裂缝。

（3）由于路面工程施工过程中，夏季经常性降雨造成砂、石子等原材料含水量过大，人工控制加水量等原因，造成混凝土拌合物水灰比严重超出了设计水灰比，造成混凝土拌合物塌落度过大，粗骨料沉陷所致裂缝。另外振捣过程不密实，也造成水泥混凝土路面出现过多裂缝。

2.2温度的变化与湿度的变化。

工程实施单位于2010年6月底进场施工，施工期正值夏季高温季节，蒸发量大、温差大。上午温升时，加上由于混凝土拌合物硬化期间释放放出大量水化热，内部温度急剧上升，在内部出现压应力，表面出现拉应力；在降温过程中，混凝土表面引起很大的拉应力，同时由于受到路基的约束，也会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出水泥混凝土的抗拉能力时，即会出现裂缝。

2.3原材料质量引起的裂缝。

水泥混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。水泥混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，也会使水泥混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的水泥混凝土也常造成裂缝。

实际上，水泥混凝土早期裂缝的成因复杂，多种因素互相影响，本工程中除了上述几种主要原因外，和原材料质量、天气、振捣时间、水灰比都有关系，在此就不在赘述。

3.　对策及措施

鉴于在施工中水泥混凝土面板早期出现的裂缝，主要是由于工作人员现场管理不严，质量意识淡薄，原材料把关，以及施工过程中的温度变化、混凝土振实、切割等多种因素结合造成的。因此，我们对后期施工着重采取以下一些对策措施加以补救和防范：

3.1加强施工班组长和施工人员的质量意识和施工技术教育培训，特别是原材料的配比人员和振捣人员的教育培训。编写了《施工混凝土道路施工20问》有针对性的进行教育培训，多次组织学习和考核，收到了较好的效果。

3.2严把原材料质量关，加大进场原材料的质量检验关，对不符合要求的原材料杜绝进入施工现场。同时做好原材料进场后的存储管理工作，特别要做好砂、石子的含水量的控制工作，使其含水量偏差控制在5%以内。

3.3严格控制水泥混凝土搅拌时间和施工中的配合比，实际水泥混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。根据天气变化情况，测量砂、石材料的含水量，调整拌制时的实际用水量。对外加剂的添加采用科学的添加方法，将粉剂先在水中搅拌均匀后，添加在混凝土用水中，严格控制外加剂添加量。控制好原材料的温度和水泥混凝土出仓温度，必要时可以加冰水拌合。

3.4运输过程中，车厢底板及四周应密封，避免漏浆。装载混凝土不要过满，为了防止水分蒸发，可在车厢上加盖篷布，运输时间不宜超过40分钟，有明显离析时应重新拌匀。

3.5对较松软路基在施工前应进行必要的夯实和加固，保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，在模板内侧加设兜浆布防止路基被水泥浆浸泡，造成局部路基沉降。对基层表面破损、松散，高低不平的地方，采用泥结碎石修补、调整高差，确保路基平整度，不得有脱空和错台，控制路基不均匀体积变形对混凝土面层的不利影响。浇筑水泥混凝土之前，将原泥结石路基均匀洒水湿润，确保底部水泥混凝土水份不被路基吸收，洒水量要根据泥结石路基情况、施工温度、风速、蒸发量等诸多因素来确定，以保证摊铺混凝土前基层湿润，而且尽可能洒布均匀，禁止有存水现象。同时对原路基起伏过大的情况进行处理。

3.6摊铺、振捣、收水抹面与养护各道工序应衔接紧凑，尽可能缩短施工时间。在高温和大风天气要搭设凉棚和挡风设施，及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草帘等，避免表面烈日暴晒，保持水泥混凝土终凝前表面湿润，或者在水泥混凝土表面喷洒养护剂等及时养护，并适当延长水泥混凝土的养护时间。

3.7对混凝土振捣过程进行严格规范，使用2根插入式振捣器两边振捣，沿混凝土面板横断面振捣密实，边角不能欠振或漏振。振捣棒在每一处持续振捣的时间，要以混凝土全面振动液化，表面不再冒气泡和泛水泥浆为限，不宜过振，也不宜少于30秒。振捣棒的移动间距不宜大于50cm，至模板边缘的距离不宜大于20cm。振捣棒应轻插慢提，严禁在拌合物中推行和拖拉振捣棒振捣。振捣时要辅以人工补料，要随时检查振实效果、模板移位、漏浆等情况，并及时补正。对于那些少量尚不能完全避免的裂痕，在混凝土沉陷终止时加以人工修补。

4.　结束语

综上所述，水泥混凝土路面早期裂缝问题是水泥混凝土路面施工中经常遇到质量问题，特别是夏季高温季节施工，严重影响水泥混凝土路面的耐久性，在水泥混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施能有效控制裂缝的产生确保工程质量。

参考文献

［1］《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG　F30-2003.

［2］《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87.