水泥混凝土路面早期裂缝的成因与防治

鬻渗鎏慧麟鬻◆ 麓羞疆凄蕾 【关键词】 浙江天宇交通工程建设集团有限公司陈德根 水泥潺凝土路衙在施工中极易产生早期裂缝。裂缝发生子街暴凝固混凝土的流动性、 密实性、稳定性随时间流动的过程中，特别在夏、冬施工的路面早期裂缝更为严重。 综述了水泥混凝土路面早期裂缝的形成因素，并针对其各种病害提出了防治方法。 水泥混凝土路面 裂缝 防治 1引言 水泥混凝土路面在修筑完成后．未开 放交通之前出现的裂缝称为早期裂缝。这些 裂逢可分为沉降裂缝、塑性收缩裂缝、干燥 收缩裂缝、化学裂缝、温度裂缝和冻融裂缝。 2沉降裂缝 混凝土浇筑后，随着时间的延长，将 发生溶质与溶剂的分离现象。对于混凝土来 说，水泥颗粒和骨料自由下沉。水相应地向 上部移动．造成表面泌水。日本建筑学会规 定泌水量为高强混凝土0．3cm3／cm2．普通 混凝土05cm3／cm2。在泌水和沉降过程中 发生的裂缝有下列几个部位a．拉杆与传力 杆部位b．模板边缘；c纵横坡较大，浇筑 面不平处；d模板漏浆，e面板变截面处。 沉降裂缝经常是在混凝土浇筑后1h～ 2h发生的。这种现象不仅明显出现在单位用 水量多、坍落度大的情况下．就是凝结时间 快．搅拌时间长的混凝土以及在夏季施工的 混凝土中也容易发生。因为它是硬化前裂 缝，待沉降终止时．在裂缝附近混凝土表面 重新加压抹平，使裂缝闭合，效果较好。 对沉降裂缝采取的对策是： 1)在可能条件下．研究泌水量适当的 配合比。日本路面混凝土规定沉降系数以 30s左右为定值。每变化10s增减水量25kg。 因此，单位用水量大．泌水量也大，沉降量 也愈大。 2)选择在沉降结束之前快速硬化的真 空脱水工艺，通过它使新浇混凝土具有 1kg／cm2～2kg／cm2的塑性结构强度。 3)采取二次震捣是防止沉降裂缝产生 的有效措施。 3塑性收缩裂缝 塑性收缩裂缝的原因主要是泌水量少 或发生急剧干燥(强风下)造成的。 应采取的对策是，在浇筑之后及时覆 盖罩布，或对混凝土表面喷洒养护液等方 法进行保水湿治养护。 国内外实践证明．在干热天气中硬化， 塑性收缩裂缝是不可避免的．如水灰比为0 55的混凝土．如果在成型后先把它放在干热 气候中存放若干时间(温度t=3038。C，相 对湿度(b=13％～29％，风速u=0．5m／s～ 2．8m／s)。然后再放在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 环境下。那么 随着自然条件下存放时间的延长到2．5h～3h)。 混凝土的28天强度就会显著下降。存放时 间继续延长，强度变化不大，收缩变形稳定。 试件放在干热气候里越晚，它的强度损失就 越小。 因此可知混凝土强度的降低主要是塑 性收缩的原因。因为在混凝土硬化初期产生 的质量迁移和交换过程，毛细管力和收缩现 象，最终都会造成混凝土的破坏性变化。在 干热空气存放2．5h(其余时间在养护条件) 有明显塑性收缩的试件．其抗压强度和弯 曲抗拉强度比标准试件低35％～45％。这 不仅与塑性收缩有关，而且还与它的发展 速度有关。与在夏季适中地区硬化的混凝 土收缩相比．其收缩发展速度要快5～10 倍。 塑性收缩的变型使材料受到了压缩 并且使材料变成了一种颗粒组成排列得更 为密实的紧密体。这首先反映在水泥石 砂浆结构面上。但在混凝土整个结构面 上，收缩变形却受到了抑制。这就导致 了内应力的增加，当内应力超过混凝土所 能承受的拉应力时，内部就出现缝隙和裂 缝。也就是说．混凝土虽然比较密实了， 但却贯穿着缝隙和裂缝。 4干燥收缩裂缝 因急剧干燥产生的裂缝称为塑性收缩 裂缝。其裂缝的特征是龟裂状、树枝状、 呈网状结构。如在已硬化混凝土中．由于 碱骨料反应发生的裂缝，受火灾损害的表 面裂缝，是同类型的裂缝。干燥收缩裂缝 与它不同．是由构件或路面的侧限引起 的。其裂缝的特点比一般裂缝宽度大而 深。因为混凝土路面在硬化阶段之前的强 度与抗拉能力均很小，如早期横向断裂就 是这种干缩裂缝。 水泥浆干燥收缩的内部限制主要是混凝 土内部骨料对水泥浆的限制。在普通混凝土 中．水泥浆的收缩率被限制了90％。因 2004年·第6期继鹾豳唾9 墨 万方数据 初期硬化 时间《h 025 O25 025 O25 O25 l楗精管理 干热空气下混凝土在不同存放时间内的实验结果 存放时间 (h) 拌和水损失量(妫初期收缩变形值(mm／m) 05 8 24 25 41 305 5 56 295 7 60 29 24 68 3．0 而．混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝 的应力。 干燥收缩出现的裂缝断板称为早期横 向断裂，其位置离缩缝约30cm至板长的 1／3范围内。调查表明．早期横断与板 长(规范规定板长不大于6m，宽不大于 5m)因素影响不大。为防止干燥收缩裂缝 的出现，缩缝深度应以板厚的1／3为宜。 5化学裂缝 在混凝土早期裂缝中．因化学作用而 产生的裂缝包括水泥的水化反应和碱骨料反 应两种情况。 51水泥的水化反应 水泥混凝土在拌和、运输、振捣、 凝结、硬化的过程中．始终存在着水泥的水 化反应。它可分初始期、休止期、凝结期及 硬化期四个阶段。水泥的水化反应在混凝土 发生升温和降温过程中发生体积的胀缩变 形。在内部集料及外部边界约束下使混凝土 的自由胀缩变形受阻而产生拉压应力。加之 混凝土导热性能差．当发生温度梯度时，表 面与内部的胀缩变形不同步也会产生拉压应 力。如使用了安全性不良水泥，即浇筑的混 凝土路面会产生大面积呈龟裂状裂缝。 5．2碱骨科反应 这种反应是由骨料中的反应性微晶氧 化硅(在火山、变质、沉积岩中见到)和混 凝土细孔溶液中存在的碱性溶液问的反应。 目前碱骨料反应控制方法有以下方面 1)用适当的活性混合料(粉煤灰、矿 渣、硅灰等)控制反应。 2)单位水泥用量控制．使水泥中总碱 量(Na，O)低于060／go。或使用低碱水泥。 3)使用安全性骨料。即经化学法、砂 浆棱柱体法确定的骨料。 50 4)提高混凝土的密实性 离子移动。 28天抗压强度 (怕)／(％) 301／935 205／637 191／583 186／57．8 196／609 阻止水及碱 5)避免用水过多，低水灰比对减少含 活性氧化硅的砂浆棱柱体的膨胀有控制作 用。 ’ 6温度裂缝 水泥混凝土具有热胀冷缩的性质。由 于水泥水化作用，伴随着热化学反应。所 以在硬化过程中，释放大量热能，温度上 升。在通常温度范围内．这种温度变化对 大面积板块极为不利。对于新浇混凝土路 面水化热变化情况，据有关测定可知．混 凝土温度上升1UC．每米膨胀001mm。 水泥水化作用的放热速度是变化的。 初始较缓慢，25h后增温．大约在水泥终凝 后12h的水化热温度可达80～90。C．使内部 混凝土产生显著的体积膨胀，而板面温度随 着晚上气温降低，温度养护而冷却收缩，这 样内部膨胀与外部收缩．产生很大的拉应 力。当外部的混凝土所受拉应力一旦超过混 凝土当时的极限抗拉强度时．板块就会产生 裂缝或横向断裂。这种断裂位置一般在板块 中央附近。 防治温度裂缝的措施有： 1)混凝土骨料的用量愈大，其热膨 胀系数愈小．水泥浆含量愈多，混凝土膨 胀系数愈大。因此．合理选用级配．采用 水化热较低水泥，减小水泥用量和单位用 水量，降IL无,E凝土膨胀值是防止温度裂缝 的主要途径。 2)重视人工降温措施．对表层混凝土 采取保温、保湿措施．减小温度变形。 3)对于大面积混凝土路面施工特别是 高温季节．采取跳档切缝和压缝刀嵌压缩缝 效果较好。 2004年·第6期 7冻融裂缝 冬季施工时混凝土早期受到冻害， 其强度显著降低并有脱落现象。混凝土的 冻融裂缝首先是发生在粗骨料颗粒的下面 边界，冻融循环次数增加，粗骨料颗粒下 面的裂缝宽随之增大。混凝土中的自由水 受冻结时体积膨胀压力约05Mpa，所以混 凝土经反复冻融其裂缝将加剧。这种裂缝 一经出现．不能指望它以后在强度上还能 有所恢复．这是因为绕筑不久的混凝土结 构已经破坏。如果混凝土强度达到05Mpa 左右时．就可避免受到冻害(日本规定允 许受冻临界强度为0 5Mpa。) 为了防止早期冻害，在早期养护期内 要达到必要的强度。可采取下列措施： 1)从配合比方面考虑。水灰比要小于 055．尽量减少用水量．必须采用引气剂 或引气减水剂：采用早强性水泥或混合材 料：避免使水泥用量过大。 2)从施工方面考虑。为了得到浇筑混 凝土时需要的温度(一般规定为10。C以上)． 在负温下停止施工在有条件的地方，使用 加热材料时，在投入水泥之前搅拌机内的骨 料和水的温度不划超过40。C；混凝土的搅拌 温度要根据气象条件和施工条件确定．一般 从搅拌到浇筑前，外部气温和混凝土温度之 差是每4q日．1-降低15％为排除多余水份．须 采用真空脱水二次振捣等措施。 3)从保温养护方面考虑。当混凝土的 温度降低，强度增长就明显减慢，故温度必 须保持在2。C以上。在混凝土硬化初期可以 利用水泥的水化反应热量．但对断面不大的 路面很多热量从外部散失了。因此在外界气 温较低时必须进行保温或加热。在夜间温度 经常达到O。C以下的地区．应尽早使混凝土 的浇筑工作收尾，排除离析水，采用真空脱 水可达此目的。同时用罩布覆盖住混凝土的 外露处．禁止浇水养护以防冻结。在有条件 的地方可采用”黑膜+气垫“的太阳能养 护工艺，这既可保温养护，又可加热养 护，达到快硬早强目的。■ 万方数据 水泥混凝土路面早期裂缝的成因与防治 作者： 陈德根 作者单位： 浙江天宇交通工程建设集团有限公司 刊名： 公路运输文摘 英文刊名： HIGHWAY TRANSPORTATION DIGEST 年，卷(期)： 2004，(6) 被引用次数： 1次 相似文献(10条) 1.期刊论文 王伟 水性环氧树脂乳液修补水泥混凝土路面微小裂缝技术的探讨及应用 -科技资讯2009(7) 在水泥混凝土路面施工过程中,由于切缝不及时或养护不到位的原因,水泥混凝土路面常常会出现大小不一的裂缝,其中以微小裂缝居多.本文通过对 水性环氧树脂乳液修补水泥混凝土路面微小裂缝技术的探讨,研究探讨了水性环氧树脂乳液修补水泥混凝土路面微小裂缝技术的施工工艺. 2.期刊论文 唐秀波.陆地康 水泥混凝土路面产生裂缝的原因及预防 -中小企业科技2007(10) 文章结合工程实践, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了水泥混凝土路面裂缝形成的原因,对水泥混凝土路面各种裂缝的预防进行了简单探讨,并从水泥混凝土路面早期养护方面提 出了控制裂缝产生的措施. 3.会议论文 王大鹏.付智 水泥混凝土路面D型裂缝成因分析及防治措施 2008 D型裂缝是水泥混凝土路面中许多间距很近、发丝状的耐久性裂缝,一般发生在接缝或裂缝附近,并与其大致平行,且一般多见于寒区道路上.文章从理 论上分析了D型裂缝的形成原因,并提出了相应的防治措施. 4.期刊论文 林杰 水泥混凝土路面贯穿裂缝的产生原因及修复技术 -中国新技术新产品2010(5) 水泥混凝土路面被广泛采用,不仅在高等级、重交通道路上得到应用,县乡公路及通村公路同样也普遍采用.但由于设计、施工、养护、环境、气候等 诸多原因,相当部分水泥混凝土路面出现了不同形式、不同程度的损坏.常见的损坏有:裂缝、板边缘及角隅损坏、接缝损坏、板面磨损和错台等.尤以贯 穿裂缝(断板)最为常见.本文就贯穿裂缝的产生原因及其防治措施及修补技术进行探讨. 5.学位论文 王琳 基于水泥混凝土路面断板裂缝破损研究的路面养护决策分析 2006 上世纪八十年代以来，我国公路建设取得了突飞猛进的发展，公路的飞速发展带来了养护作业的日益加重。保持优良的路面使用品质是公路为车辆 提供高速、畅通和舒适行车的重要保障。因此，路面的养护管理工作发挥着至关重要的作用。 论文针对目前我国公路路面养护管理缺少系统的检测、 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 和科学的养护决策管理的现状，以项目级路面养护管理决策问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 为研究对象，在对水泥 混凝土路面断板裂缝破损研究和水泥混凝土路面日常养护研究的基础上，对路面使用性能进行合理评价和预测，进行路面养护需求分析，进而综合工程 技术和经济学的知识，对养护项目进行养护决策分析。最后结合陕西省铜川市公路养护管理的现状，运用本文提出的方法，进行了项目级路面养护管理 决策的案例分析。 论文研究的三个问题是：水泥混凝土路面断板裂缝破损研究、路面养护需求分析、路面养护对策分析。 在水泥混凝土路面断板裂缝破损研究方面，以陕西省铜川市的水泥混凝土路面的实际调查为依据，结合国内外研究成果，对断板裂缝破损的表现状 态、破损产生原因、破损维修方法、维修工艺进行系统研究。 在路面养护需求分析方面，基于对水泥混凝土路面断板裂缝破损产生原因和发展趋势的研究，合理预测路面破损对路面各种使用性能指标的影响 ，以路面全寿命周期的观点，提出养护最佳时间的概念。 在路面养护对策分析方面，通过对水泥混凝土路面断板裂缝破损的维修方法、维修工艺，以及水泥混凝土路面日常养护工作等技术研究，同时结合 工程技术经济学，对路面的各组养护方案进行技术和经济综合分析，最终得出技术可行、经济合理的养护维修方案。 最后，论文给出了决策示例，验证了该方法的正确性和实用性。为进一步研究路面养护管理决策系统打下良好基础。 6.期刊论文 甘富延 水泥混凝土路面不规则裂缝的成因及防治 -青海交通科技2008(4) 近年来,水泥混凝土路面在我省各等级公路中得到较广泛的应用,但在施工及使用中水泥混凝土面板产生了许多裂缝,造成路面过早破坏,影响使用寿 命,维修养护费用增大.本文针对水泥混凝土路面出现不规则裂缝的原因进行综合分析探讨,提出了防治措施和方法. 7.期刊论文 于万杰.罗刚.Yu Wanjie.Luo Gang 水泥混凝土路面产生裂缝原因分析 -企业科技与发展2008(8) 水泥混凝土在炎热季节下进行施工,容易使新施工的水泥混凝土路面产生裂缝,甚至发生断板.文章就水泥混凝土路面产生裂缝的各种原因进行了分析 ,并提出以后工作应注意的问题,以防止类似的现象再次发生. 8.期刊论文 吴铁.孟庆一 水泥混凝土路面产生裂缝的原因及预防 -交通科技与经济2004,6(2) 结合工程实践,对水泥混凝土路面裂缝的形成原因进行了分析,对水泥混凝土路面各种裂缝的预防进行了简单探讨,并从水泥混凝土路面早期养护方面 提出了控制裂缝产生的措施. 9.期刊论文 苏惠粧 水泥混凝土路面中裂缝产生的原因及其控制措施 -广东交通职业技术学院学报2004,3(3) 本文针对水泥混凝土路面在开放初期以及使用几年后出现裂缝情况的调查,分析产生裂缝的原因及其控制措施,对促进混凝土路面的修筑质量,具有一 定的参考价值. 10.学位论文 吴国雄 水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究 2003 该文在已有研究成果的基础上通过广泛调研,结合作者近几年来主持或参加的有关水泥混凝土路面研究课题的部分成果,在路面基层的各种性能得到 保障的前提下,通过理论研究和试验研究,得出路面板的开裂破坏过程分为三个阶段,即初始裂缝形成阶段、裂缝累积和扩展阶段以及路面断裂破坏阶段 .该文采用非线性科学理论(如混沌、分形等)来解释路面裂缝生成和扩展的机理和过程,从总体上对开裂和破坏的全过程加以描述,为水泥混凝土路面的开 裂机理和破坏过程研究提供一种新的思路和方法.该文的创新点主要表现在以下几个方面:1.通过对路面板底界面开裂、路面板中裂缝积聚、扩展和路面 表面车板相互作用及其对路面疲劳破坏的影响等三个层面的研究和分析,首次提出水泥混凝土路面的开裂和破坏过程可以分为三个阶段,即路面板底初始 损伤和早期裂缝的形成阶段、使用期间荷载作用对路面造成的开裂损伤累计、加剧和裂缝扩展阶段以及路面断裂破坏阶段.2.提出了路面板与基层之间的 层间结合关系和六种结合模式,并根据断裂力学的基本原理提出了路面板在早期凝结过程中,在面层与基层之间形成薄弱过渡层.3.综合利用损伤力学和断 裂力学的基本原理分析提出,水泥混凝土路面板早期凝固过程中形成大量的微小缺陷而构成初始的损伤场.4.在已有理论分析的基础上,通过试验研究验证 了由于路面不平整引起的车板相互作用产生的动态响应与路面表面平整状况、车速之间的关系,并分析计算了这种动态响应对路面疲劳破坏产生的严重影 响,从另一角度解释了水泥混凝土路面往往在低应力水平状态下远未达到设计使用年限即出现破坏的真正原因.5.通过理论和试验研究,进一步定量分析和 验证了荷载作用下路面裂缝的扩展过程可以用混沌方程、分形理论和渗流模型等非线性理论加以描述.6.在上述分析研究的基础上,针对性地提出了处理 路面板与基层的层间界面从而降低路面板早期收缩应力的技术措施,以及用硅灰和聚合物作为外掺料以提高路面混凝土抑制裂缝扩展的能力等技术措施 ,并对其有效性进行了试验论证. 引证文献(1条) 1.边加敏.郝秀民 农村水泥砼路面裂缝成因及预防研究综述[期刊论文]-重庆交通学院学报 2006(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xdgs200406020.aspx 授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：a502c67f-505d-4719-bcd3-9e8f01649363 下载时间：2011年2月19日