水泥砼路面早期裂縫危害及潛在問題的探討(1)

1、水泥砼路面早期裂縫危害及潛在問題的討論(1)摘要：以汕尾市近十多年來新建的水泥砼路面為例，就其早期出現(xiàn)的裂縫的原因、特點、分類及其危害進展了闡述，對如何防止和減少水泥砼路面早期裂縫提出了有效的對策。同時告誡廣闊道路工程人員對此病害的內因與外因，不能孤立去研究，而應綜合分析，全面考慮，研究制定確保工程質量、減少經濟損失的方案。關鍵詞：水泥砼路面 早期裂縫危害 潛在問題 討論水泥砼路面的突出優(yōu)點是：強度高，使用周期長，正常維護費用低；其突出缺點是：一次性投資大，對損壞難以修復。截至2003年底止，汕尾市區(qū)現(xiàn)已修建的水泥砼路面到達38萬平方米。為加強汕尾市區(qū)的根底設施建立，今后汕尾市區(qū)在市政道路建立

2、方面將會繼續(xù)加大資金投入，以進一步改善市區(qū)的道路交通狀況。因此，如何進一步利用水泥砼路面的優(yōu)點，抑制其缺點，延長使用年限，對今后砼路面的修建是有實際意義的。在砼路面的施工中，無論在技術上，在管理上，仍有不少教訓，值得我們去反思研討。水泥砼路面早期裂縫危害的潛在因素及防治就是其中的重要課題。早期裂縫的危害早期裂縫是水泥砼路面常見病害之一，由于它是以裂縫形式出現(xiàn)，修補較困難。整塊敲掉，又實屬可惜，重新澆筑將會影響工期和浪費資金。因此如何消除和防治早裂病害，對道路工作者來說是一項必須努力攻克的課題。對早期裂縫的概念，特別是時間段的概念，認識并不統(tǒng)一，這里不作詳述。本文所指的早期裂縫是指：但凡在道路開

3、放交通前產生的裂縫，均稱作早期裂縫?；貞浬俏彩薪嗄陙恚S著水泥砼路面的開展，其病害也不斷出現(xiàn)，特別是在夏季或冬季施工的路面，早期裂縫的現(xiàn)象更為嚴重。例如香港大道、香洲路西段、林蔭路、海寧路、城南路、桔祥路等均有不同程度的早期裂縫出現(xiàn)?？梢?，早期裂縫對砼路面的危害非常普遍，對其如何防護和處理顯得非常重要。早期裂縫的分類及防治根據(jù)“早裂的潛在成因及外部條件的影響，初步歸納后，可將早期裂縫分為四種，分別是：沉降裂縫；干縮裂縫；溫度裂縫；施工裂縫。一沉降裂縫砼澆筑后，水泥和骨料自然下沉，同時引起泌水，在沉降過程中發(fā)生的裂縫。產生沉降裂縫主要原因，是砼澆筑后，水泥和骨料在下沉階段，如受到鋼筋和其它埋

4、件的局部阻礙、模板挪動、根底沉降，使該處砼產生拉應力和剪應力時，該處就會產生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后13小時產生，屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進展處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能到達較好效果。沉降是砼特性之一，完全防止是不可能的。但沉降有一定限度，隨著各粒子間的互相接觸，水泥漿的逐步凝結，將導致沉降停頓。沉降量與單位用水量成正比。即單位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。為防止和減少沉降裂縫，應從以下三方面著手：1在保證砼和易性的條件下，降低砼的單位用水量，使用干硬性砼。2選擇在沉降完畢以前快速硬化，而又不失去粘結力的水泥和外加劑。3施工良好震搗，消除因泌水產生的水膜而減少砼沉降。二干縮

5、裂縫水泥砼澆筑后，在硬化的過程中，由于水泥水化生成物的體積比原來物質的體積小，加上游離水在空氣中蒸發(fā)及凝膠體失水而緊縮，隨著砼何體積收縮產生拉應力，當拉應力大于當時砼的抗拉強度，而產生干縮裂縫。裂縫的主要特征：外表開裂，縱橫交織，沒有一定規(guī)律；縫寬和長度都很小，與發(fā)絲相似，不注意時較難發(fā)現(xiàn)。干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見危害之一。因內外研究資料說明，砼的枯燥收縮也是砼特性之一，正是因為這一特征，能使砼密實，進步砼與鋼筋之間的粘結力。但是干縮量超過一定程度就會產生裂縫。干縮裂縫的產生與使用材料、配合比、板塊尺寸、養(yǎng)護條件、外加劑等有親密關系，根據(jù)對干縮裂縫的認識，對其成因分述如下：1在冬季或夏

6、季施工，往往由于養(yǎng)護不及時，讓砼風吹日曬，造成砼外表水分蒸發(fā)速度過快，超過了泌水速度，因此產生干縮裂縫。2對于塑性砼來說，從凝結到硬化完畢，就是早期收縮期間，也是砼快速失去塑性的過程。此時，假設砂率過大，石料含泥量過多，或是采用干縮量較大的水泥，都會造成砼過量收縮而產生裂縫。多年理論證明：水泥標號越高，收縮越大；礦渣水泥比普通水泥收縮大；級配骨料粒徑越小，收縮愈大；消費干縮裂縫危害的時機就越大。為防止干縮裂縫產生，首要任務是消除一切可能誘導“干裂產生的因素。主要應從以下三方面入手；1根據(jù)不同氣候條件，選用合理級配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等，從減少干縮率，來防止干縮裂縫。2嚴格

7、施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，及時采用涼棚或其它遮蓋物，將砼覆蓋起來，防止風吹枯燥，日光直接照射，進入養(yǎng)護期后，注意養(yǎng)生。3不同外加劑及劑量，對砼干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應對干縮率作試驗后，再確定是否摻配和摻配量。三溫度裂縫水泥砼具有熱脹冷縮的性質。由于水泥水化作用，是伴隨發(fā)熱的化學反響，所以，在硬化的過程中釋放大量熱能，使溫度上升。經參考有關實測資料，在通常溫度范圍內，砼溫度上升1，每米膨脹0.01毫米。這種溫度變形，對大面積砼板塊，極為不利。砼路面板的內部溫度增高有時可到達4060，使內部砼產生顯著的體積膨脹，而板面砼隨著晚上氣溫降低，濕水養(yǎng)護而冷卻收縮。內部膨脹與外部收

8、縮，互相制約，產生很大拉應力，而外部砼所受拉應力一旦超過砼當時的極限抗拉強度時，板塊就會產生裂縫。經幾年來現(xiàn)場觀察溫度裂縫的結果是：橫向裂縫多于縱向裂縫，板中裂縫多于板邊裂縫，縫寬大小不一，受溫度影響大。另外，在某些路段，因踞縫不及時，而在靠近設計伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)那么的溫度裂縫，這種情況在香港大道施工時曾屢次出現(xiàn)。對溫度裂縫的處理，尚未較成熟的方法。按常規(guī)整塊打掉，返工重澆，浪費較大。我市常用方法是用切割機垂直切除損壞局部，破除運走，重新澆筑單層鋼筋砼，以保證損壞塊的強度及穩(wěn)定性。對于溫度裂縫，應該樹立以防為主的思想。在施工管理的過程中，我們積累了不少的好經歷和預防措施。綜合起來，主要

9、有下面三條：1砼單位骨料用量愈大，其熱膨脹系數(shù)愈小。水泥漿含量愈多，那么砼膨脹系數(shù)愈大。因此，合理選擇級配，采用水化熱較低水泥，減少水泥及用水量，降低砼膨脹值，是防止溫度裂縫的主要途徑。2施工管理中，應注意人工降溫措施，對表層砼采取保溫保濕防護措施，減少溫度變形。3對于大面積砼路面施工，應該做到及時鋸縫，這是防止溫度裂縫的有效措施。四施工裂縫在砼早期裂縫中，可以說沒一種裂縫不與施工因素有關。施工裂縫主要是指由施工因素產生的裂縫。從我市市政道路施工中比較常見的施工裂縫，追蹤其成因主要有兩方面：1震搗不夠，拆摸過早，因此引起砼外表和邊部開裂。2在不中斷交通的情況下，分邊施工，先期施工的砼板塊通車后

10、，影響新澆筑的板塊，產生震動裂縫。對防止施工裂縫的產生，并非一個純技術問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴格加強施工質量，正確執(zhí)行施工技術操作規(guī)程，因施工因素產生的裂縫是可以防止和防止的。早期裂縫的潛在因素除了上述肉眼可見的裂縫外，許多學者對砼變形與破壞的內在原因進展了研究。認為砼在外力作用下的變形裂縫是內部裂縫的開展，是量變到質變的具表達。這一新的啟迪，導致對砼變形破壞原因的研究向前邁進了一大步，為砼創(chuàng)始了新的研究領域即對砼內部的研究。所謂微裂縫，是每一種肉眼無法看到，只有用顯微鏡或超聲波探測器才能發(fā)現(xiàn)的裂縫。這種由于沉陷、水化、枯燥、碳化等因素產生的微裂縫，在未受外力作用之前，就存在于

11、砼內部。對于微裂縫，就其存在來說，它是誘發(fā)早期裂縫的潛在因素。就其開展來看，它是路面在通車受力后，大開裂或變形破壞的禍根之一。所以我們在研究早期裂縫病害中，應該首先認識和掌握微裂縫的產生和開展基因，才能從根本上防止和消除微裂縫。隨著對微裂縫研究的開展，目前已觀測到對水泥砼力學性質具有很大影響的微裂縫主要有三種：1界面裂縫界面裂縫存在于砂漿和粗骨料粘結面上。由于砼硬化過程中，砂漿的水化作用和收縮引起砂漿體積變化而產生的應力，破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結力，而形成雜亂無章分布的微細裂縫。另一原因，是砼成型后的泌水作用，某些上升的水分為骨料所阻，因此聚集于粗骨料的下緣，阻礙粘結而成為界面裂縫，這種

12、裂縫對砼的變形性質起著重要的作用。2砂漿裂縫砂漿本身產生的裂縫。主要由水泥含堿量和溫度變化引起砂漿膨脹而消費。這種裂縫在受力或其它因素的作用下，將會連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫，此時砼將會遭到嚴重破壞。3骨料裂縫骨料粒子內部產生裂縫。這種裂縫在骨料石料中因石質和成巖紋理的原因，使其在開采和扎碎過程中形成微裂縫。以上三種裂縫常常形成兩條粘結裂縫，并且以砂漿裂縫為聯(lián)結而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學作用等因素的影響下，常常引起早期和后期的砼破壞。微裂縫對路面砼有著極大地破壞作用，甚至比已發(fā)現(xiàn)的早期裂縫還具有破壞性。因為它是埋藏的“地下炸彈。所以我們應該盡量消除和防止微裂縫的產生。防止和減少微裂縫，可從三方面著手：1嚴格選擇骨料。選擇石質均勻一致，不易風化，無裂紋，無剝落的堅硬巖石作為粗骨料，并且嚴格控制針片狀；細骨料含泥量不得超過標準標準。消除和減少骨料裂縫的產生。2控制水灰比。特別是水泥用量，應嚴格按級配計算配比，嚴禁使用高堿量水泥。盡量降低用水量，減少泌水沉降而造成砂漿裂縫條件。3注意砼施工操作方法，減少從攪拌到成型之間的時間和運輸路程，防止砼過早凝聚及泌水現(xiàn)象而致