摘要：首先总结了水泥混凝土路面早期裂缝的基本成因是塑性收缩、自收缩和温度收缩效应,分析了早期裂缝的内在形成机理和过程,并提出应该从原材料、配比、施工管控和混凝土面板切缝等建立防治措施,保障道路路面的施工质量和性能。
关键词：水泥混凝土；路面；早期断裂；裂缝原因；防治
引言
水泥混凝土是道路工程的基本路用材料之一,因其强度高、承载力强、稳定性好的优点,广泛地应用于我国道路工程建设中。水泥混凝土路面是道路工程直接承受车辆荷载的载体,其质量对于行车安全和道路通达性能具有重要意义,因此需要加强对道路路面工程的施工,保证其建设质量以满足使用功能。水泥混凝土路面的典型问题之一是建设期的早期裂缝,由于施工技术和质量控制不合理,水泥混凝土路面在建设完成后便出现了很多细小的裂纹,这些裂缝的形成不是由于行车荷载等作用,而是由于路面施工控制不合理、路面施工材料性能不稳定等因素引起的裂缝,这些裂缝形成了道路路面工程的初始缺陷,如果不加以修补和控制,在后期运营过程中,路面雨水作用以及路面车辆荷载的循环往复加载,将很容易使得路面微裂缝进一步扩展,病害进一步加重,影响行车安全和道路使用。因此需要对水泥混凝土路面的早期裂缝给予足够关注,在施工中采取各种措施将开裂问题降至最低。论文首先分析水泥路面早期裂缝的形成原因,分析不同因素可能引起的路面开裂问题,在对这些裂缝形成原因的深人分析上,建立施工预防措施,避免水泥混凝土路面的早期开裂,确保道路路面的施工质量和性能。
1水泥混凝土路面早期裂缝的成因分析
分析水泥混凝土路面的施工全过程,早期裂缝的形成主要是在水泥混凝土养护过程中产生,但其形成原因却包含了水泥混凝土原材料质量、配比,施工和易性、振捣和养护的控制,施工中温度的影响等,这些成因是复杂的,但从裂缝形成的机理和呈现特点来看,早期裂缝的形成主要是水泥混凝土的塑性收缩、自收缩和温度收缩等效应形成,以下将从这三个方面剖析早期裂缝的成因特点和组成。
1.1塑性收缩效应
塑性收缩是水泥混凝土在浇筑振捣过程中,由于水分蒸发引起混凝土表面收缩而形成的裂缝,这些裂缝的分布没有规律性,主要呈现网状或者斜向,与路面结构的受力特点无必然联系。塑性裂缝在水泥混凝土浇筑过程中或多或少会产生,其形成机理是水泥在硬化过程中,水分蒸发使得水泥混凝土的化学反应受到影响,导致水泥混凝土各个材料不能完全茹结,形成了细微的裂缝。一般塑性裂缝主要发生在面层表面,因此表面的水分蒸发速度是最快的,失水效率也是最高的,因此塑性裂缝的深度一般在0一50mm之间。塑性开裂的程度与浇筑过程中气温、湿度和浇筑温度等因素高度相关,气温越高、风速越大、湿度越低,则水分的蒸发速度越快,裂缝也更容易产生。
1.2自收缩效应
自收缩是指水泥混凝土中的水泥在水化过程中需要消耗水分,这个水化过程使得混凝土的相对湿度变低,造成毛细孔、凝胶孔等缺少,造成胶凝料体积变小,即混凝土内部部分材料收缩,而这种自收缩作用受到周边其他材料的限制并产生裂纹。这种自收缩完全是水泥混凝土的本身特性所致,因此一般的施工过程都需要加人缓凝剂,延缓水泥混凝土的凝结,降低水化效率,从而减少不必要的自收缩裂缝。大量研究表明:未加人缓凝剂的混凝土,在初凝开始就会进行自收缩,1d时间内自收缩值就能达到28d的50%一60%,说明了自收缩主要发生在早期。为了避免自收缩效应,需要加人一定量的缓凝剂以保证质量。
1.3温度收缩效应
温度收缩是混凝土材料的一个关键问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前我国生产的水泥品种,其比表面都比较大,水泥的水化速度很快,这就使得水泥混凝土在浇筑过程中,在初凝的时间段内水泥产生水化作用大量放热,这些热量可以使得浇筑的路面温度上升6一10OC,而水化放热完成后,周围空气和热交换作用使得面层的温度降低,而面层内部的温度尚无法进行高效率的热交换,使得路面的表面和内部形成温度差,这个温度差的作用使得内部水泥混凝土约束表面的收缩,导致面层混凝土开裂。一般而言,面层厚度越大,温度收缩效应越明显,裂缝的数量、宽度和深度等也将越大,而水泥混凝土的水泥用量、周围气温对温度效应也有显著影响,例如水泥用量越大,则水化效应更显著,温度收缩效应也越大;周围气温越大、昼夜温差越大,则温度的收缩效应也越显著。
2水泥混凝土路面早期裂缝防治措施
2.1原材料控制
水泥混凝土的原材料质量是确保路面施工质量的关键,也是影响塑性收缩和自收缩效应的关键。首先，水泥材料的选择非常关键,为了降低早期裂缝,应该选择强度高、干缩性好及抗冻性能好的水泥材料,例如矿渣硅酸盐水泥的早期强度低、水化热又高,很容易产生早期裂缝，不宜采用。其次,混凝土骨料的级配和粒径等也是重要影响因素,骨料应该确保无风化、含泥量低且强度足够，骨料的粒径应该采用连续粒径级配,保证集料与水泥的茹结密实而不容易产生离析；最后，水泥混凝土的混合料中水的质量也需要保证，不能随便采用江河水，需要确保用水的质量满足混凝土浇筑要求。
2.2材料配比的控制
原材料的配比同样影响水泥混凝土的早期性能，这其中水泥用量和水用量是需要特别关注的配比,除温度收缩效应外，塑性收缩和自收缩都是由于水分的蒸发或者水泥用量太多引起，因此需要控制混凝土在必要的潮湿状态下硬化。水泥在水化过程中需要少量的水，而大部分的水是为了保证混凝土的和易性,因此需要严格控制配比中的单位用水量。减水剂是一种较为有效的含水量控制方法，在水泥硬化过程中加人早强剂有利于减少裂缝形成。
2.3施工质量控制
早期裂缝的形成因素之一是水泥混凝土各种配料之间连接不紧密,为了保证不均匀的收缩,需要在振捣过程中将水泥混凝土各种混合料振捣密实，在保证密实的情况下还需要确保振捣的均匀，一般振捣不好的部位也是最容易产生早期裂缝的部位。此外，振捣过程中还需要对混合料的含水量进行控制，根据实际的振捣情况以及混合料的运输距离、摊铺时间等进行合理调控。另外，水泥混凝土路面压实完成后,还需要进行必要的养护，养护也是避免早期裂缝的关键工序，养生的过程是要确保混凝土与周围环境温度差别不至于过大，同时要确保养护环境的湿度，避免早期裂缝的形成和发展，当水泥路面达到标准的抗拉强度后，可不再进行养护。
2.4混凝土板切缝
由于水泥混凝土路面是面状结构，在浇筑完成后温度收缩效应是影响其质量的关键,即便养护完成,由于环境的昼夜温差等作用，都可能会在路面结构中产生早期裂缝，因此应该及时进行切缝处理。切缝深度宜为混凝土板厚的1/4—1/5，且不宜小于60mm，缝宽50mm—80mm，混凝土板的切缝应该结合环境的变化进行调整,基本原则是确保切缝的质量,不引起路面损坏，切缝的时机是混凝土板达到基本强度后开展。
结语
早期裂缝是水泥混凝土路面的关键问题，早期裂缝对于道路的使用寿命和运营安全具有重要影响，需要在施工过程中进行管理和控制。论文探讨了水泥混凝土路面早期裂缝的形成原因,剖析了塑性收缩、自收缩和温度收缩是早期裂缝产生的三个主要原因，并探讨了其内在影响机理,最后提出了处置早期裂缝的方法，应该从原材料、配比、施工管控和混凝土面板切缝等措施出发，以保证水泥混凝土路面的施工质量，降低早期裂缝的形成和发展。
参考文献
[1]胡敏玲,胡力群.水泥混凝土路面早期裂纹、裂缝成因及其防治措施[J].交通标准化,2006(l):130一133.
[2]王鹏.浅谈水泥混凝土路面早期裂缝危害及分类防治[J].北方交通,2008(6):34一35.
论文作者:袁道华
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/2
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 水泥论文; 路面论文; 塑性论文; 水化论文; 温度论文; 《基层建设》2017年3期论文;