水泥砼路面早期裂縫危害及潛在問題的探討_1_工程管理

1、水泥砼路面早期裂縫危害及潛在問題的探討以汕尾市近十多年來新建的水泥砼路面為例，就其早期消失的裂縫的緣由、特點、分類及其危害進行了闡述，對如何防止和削減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(nèi)因與外因，不能孤立去 討論 ，而應(yīng)綜合 分析 ，全面考慮，討論制定確保工程質(zhì)量、削減 經(jīng)濟 損失的方案。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(fù)。截至2022年底止，汕尾市區(qū)現(xiàn)已修建的水泥砼路面達到38萬平方米。為加強汕尾市區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，今后汕尾市區(qū)在市政道路建設(shè)方面將會連續(xù)加大資金投入，以進一步改善市區(qū)的道路

2、 交通 狀況。因此，如何進一步利用水泥砼路面的優(yōu)點，克服其缺點，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(shù)上，在管理上，仍有不少教訓(xùn)，值得我們?nèi)シ此佳杏?。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消失，修補較困難。整塊敲掉，又實屬惋惜，重新澆筑將會 影響 工期和鋪張資金。因此如何消退和防治早裂病害，對道路工來說是一項必需努力攻克的課題。對早期裂縫的概念，特殊是時間段的概念，熟悉并不統(tǒng)一，這里不作詳述。本文所指的早期裂縫是指：凡是在道路開放交通前產(chǎn)生的裂縫，均稱作早期裂縫?；仡櫳俏?/p>

3、市近十多年來，隨著水泥砼路面的 進展 ，其病害也不斷消失，特殊是在夏季或冬季施工的路面，早期裂縫的現(xiàn)象更為嚴(yán)峻。例如香港大道、香洲路西段、林蔭路、海寧路、城南路、吉利路等均有不同程度的早期裂縫消失。可見，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依據(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(chǎn)生沉降裂縫主要緣由，是砼澆筑后，水泥和骨料在下沉階段，如受到鋼筋和其它埋件的局部阻礙、模板移動、基礎(chǔ)沉

4、降，使該處砼產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時，該處就會產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后13小時產(chǎn)生，屬硬化前裂縫。發(fā)覺后快速進行處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能達到較好效果。沉降是砼特性之一，完全避開是不行能的。但沉降有肯定限度，隨著各粒子間的相互接觸，水泥漿的逐步凝聚，將導(dǎo)致沉降停止。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。為防止和削減沉降裂縫，應(yīng)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)選擇在沉降結(jié)束以前快速硬化，而又不失去粘結(jié)力的水泥和外加劑。(3)施工良好震搗，消退因泌水產(chǎn)生的水膜而削減砼沉降。(二)干縮裂縫水泥砼澆筑

5、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(zhì)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(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于當(dāng)時砼的抗拉強度，而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的主要特征：表面開裂，縱橫交叉，沒有肯定 規(guī)律 ;縫寬和長度都很小，與發(fā)絲相像，不留意時較難發(fā)覺。干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見危害之一。因內(nèi)外討論資料表明，砼的干燥收縮也是砼特性之一，正是由于這一特征，能使砼密實，提高砼與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過肯定程度就會產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫的產(chǎn)生與使用材料、協(xié)作比、板塊尺寸、養(yǎng)護條件、外加劑等有親密關(guān)系，依據(jù)對干縮裂縫的熟悉，對其成因分述如下：(1)在冬季或夏季施工

6、，往往由于養(yǎng)護不準(zhǔn)時，讓砼風(fēng)吹日曬，造成砼表面水分蒸發(fā)速度過快，超過了泌水速度，因而產(chǎn)生干縮裂縫。(2)對于塑性砼來說，從凝聚到硬化結(jié)束，就是早期收縮期間，也是砼快速失去塑性的過程。此時，假如砂率過大，石料含泥量過多，或是采納干縮量較大的水泥，都會造成砼過量收縮而產(chǎn)生裂縫。多年實踐證明：水泥標(biāo)號越高，收縮越大;礦渣水泥比一般水泥收縮大;級配骨料粒徑越小，收縮愈大;生產(chǎn)干縮裂縫危害的機會就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務(wù)是消退一切可能誘導(dǎo)“干裂”產(chǎn)生的因素。主要應(yīng)從以 下三方面入手;(1)依據(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，從削減干縮率，來防止干縮裂縫。

7、(2)嚴(yán)格施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，準(zhǔn)時采納涼棚或其它遮蓋物，將砼掩蓋起來，避開風(fēng)吹干燥，日光直接照耀，進入養(yǎng)護期后，留意養(yǎng)生。(3)不同外加劑及劑量，對砼干縮率有肯定影響。因此，摻配外加劑前應(yīng)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(zhì)。由于水泥水化作用，是伴隨發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)，所以，在硬化的過程中釋放大量熱能，使溫度上升。經(jīng) 參考 有關(guān)實測資料，在通常溫度范圍內(nèi)，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(nèi)部溫度增高有時可達到4060，使內(nèi)部砼產(chǎn)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

8、收縮。內(nèi)部膨脹與外部收縮，相互制約，產(chǎn)生很大拉應(yīng)力，而外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過砼當(dāng)時的極限抗拉強度時，板塊就會產(chǎn)生裂縫。經(jīng)幾年來現(xiàn)場觀看溫度裂縫的結(jié)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，因踞縫不準(zhǔn)時，而在靠近設(shè)計伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)章的溫度裂縫，這種狀況在香港大道施工時曾多次消失。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，鋪張較大。我市常用方法是用切割機垂直切除損壞部分，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(yīng)當(dāng)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閱歷和預(yù)防

9、措施。綜合起來，主要有下面三條：(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，則砼膨脹系數(shù)愈大。因此，合理選擇級配，采納水化熱較低水泥，削減水泥及用水量，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(yīng)留意人工降溫措施，對表層砼實行保溫保濕防護措施，削減溫度變形。(3)對于大面積砼路面施工，應(yīng)當(dāng)做到準(zhǔn)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(guān)。施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)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，因而引起砼表面和邊部開裂。(2)在不中斷交通

10、的狀況下，分邊施工，先期施工的砼板塊通車后，影響新澆筑的板塊，產(chǎn)生震驚裂縫。對防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個純技術(shù)問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴(yán)格加強施工質(zhì)量，正確執(zhí)行施工技術(shù)操作規(guī)程，因施工因素產(chǎn)生的裂縫是可以防止和避開的。早期裂縫的潛在因素除了上述肉眼可見的裂縫外，很多學(xué)者對砼變形與破壞的內(nèi)在緣由進行了 討論 。認為砼在外力作用下的變形裂縫是內(nèi)部裂縫的 進展 ，是量變到質(zhì)變的詳細現(xiàn)。這一新的啟迪，導(dǎo)致對砼變形破壞緣由的討論向前邁進了一大步，為砼開創(chuàng)了新的討論領(lǐng)域即對砼內(nèi)部的討論。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)覺的裂縫。這種由于沉陷、水化、干燥、碳

11、化等因素產(chǎn)生的微裂縫，在未受外力作用之前，就存在于砼內(nèi)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。就其進展來看，它是路面在通車受力后，大開裂或變形破壞的禍根之一。所以我們在討論早期裂縫病害中，應(yīng)當(dāng)首先熟悉和把握微裂縫的產(chǎn)生和進展基因，才能從根本上防止和消退微裂縫。隨著對微裂縫討論的進展， 目前 已觀測到對水泥砼力學(xué)性質(zhì)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(jié)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(chǎn)生的應(yīng)力，破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結(jié)力，而形成雜亂無章分布的微細裂縫。另一緣由，是砼成型后的泌水作用，某些上升的水分為

12、骨料所阻，因而聚集于粗骨料的下緣，阻礙粘結(jié)而成為界面裂縫，這種裂縫對砼的變形性質(zhì)起著重要的作用。(2)砂漿裂縫砂漿本身產(chǎn)生的裂縫。主要由水泥含堿量和溫度變化引起砂漿膨脹而生產(chǎn)。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(yán)峻破壞。(3)骨料裂縫骨料粒子內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在骨料(石料)中因石質(zhì)和成巖紋理的緣由，使其在開采和扎碎過程中形成微裂縫。以上三種裂縫經(jīng)常形成兩條粘結(jié)裂縫，并且以砂漿裂縫為聯(lián)結(jié)而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學(xué)作用等因素的影響下，經(jīng)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)覺的早期裂縫還具有破壞性。由于它是埋藏的“地下炸彈”。所以我們應(yīng)當(dāng)盡量消退和防止微裂縫的產(chǎn)生。防止和削減微裂縫，可從三方面著手：(1)嚴(yán)格選擇骨料。選擇石質(zhì)勻稱全都，不易風(fēng)化，無裂紋，無剝落的堅硬巖石作為粗骨料，并且嚴(yán)格掌握針片狀;細骨料含泥量不得超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。消退和削減骨料裂縫的產(chǎn)生。(2)掌握水灰比。特殊是水泥用量，應(yīng)嚴(yán)格按級配 計算 配比，嚴(yán)禁使用高堿量水泥。盡量降低用水量，削減泌水沉降而造成砂漿裂縫條件。(3)留意砼施工操作 方