水泥砼路面早期裂縫危害及潛在問(wèn)題的探討

　　水泥砼路面的突出優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度高，使用周期長(zhǎng)，正常維護(hù)費(fèi)用低；其突出缺點(diǎn)是：一次性投資大，對(duì)損壞難以修復(fù)。截至2003年底止，汕尾市區(qū)現(xiàn)已修建的水泥砼路面達(dá)到38萬(wàn)平方米。為加強(qiáng)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(huì)繼續(xù)加大資金投入，以進(jìn)一步改善市區(qū)的道路交通狀況。因此，如何進(jìn)一步利用水泥砼路面的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，延長(zhǎng)使用年限，對(duì)今后砼路面的修建是有實(shí)際意義的。在砼路面的施工中，無(wú)論在技術(shù)上，在管理上，仍有不少教訓(xùn)，值得我們?nèi)シ此佳杏憽Ｋ囗怕访嬖缙诹芽p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(jiàn)病害之一，由于它是以裂縫形式出現(xiàn)，修補(bǔ)較困難。整塊敲掉，又實(shí)屬可惜，重新澆筑將會(huì)影響工期和浪費(fèi)資金。因此如何消除和防治早裂病害，對(duì)道路工作者來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)必須努力攻克的課題。

　　對(duì)早期裂縫的概念，特別是時(shí)間段的概念，認(rèn)識(shí)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(kāi)放交通前產(chǎn)生的裂縫，均稱作早期裂縫。

　　回顧汕尾市近十多年來(lái)，隨著水泥砼路面的發(fā)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(yán)重。例如香港大道、香洲路西段、林蔭路、海寧路、城南路、吉祥路等均有不同程度的早期裂縫出現(xiàn)。可見(jiàn)，早期裂縫對(duì)砼路面的危害十分普遍，對(duì)其如何防護(hù)和處理顯得十分重要。

　　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。

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　　砼澆筑后，水泥和骨料自然下沉，同時(shí)引起泌水，在沉降過(guò)程中發(fā)生的裂縫。產(chǎn)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件的局部阻礙、模板移動(dòng)、基礎(chǔ)沉降，使該處砼產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)，該處就會(huì)產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1~3小時(shí)產(chǎn)生，屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進(jìn)行處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能達(dá)到較好效果。

　　沉降是砼特性之一，完全避免是不可能的。但沉降有一定限度，隨著各粒子間的相互接觸，水泥漿的逐步凝結(jié)，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。為防止和減少沉降裂縫，應(yīng)從以下三方面著手：

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）施工良好震搗，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少砼沉降。

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　　水泥砼澆筑后，在硬化的過(guò)程中，由于水泥水化生成物的體積比原來(lái)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(shí)砼的抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的主要特征：表面開(kāi)裂，縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有一定規(guī)律；縫寬和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似，不注意時(shí)較難發(fā)現(xiàn)。

　　干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見(jiàn)危害之一。因內(nèi)外研究資料表明，砼的干燥收縮也是砼特性之一，正是因?yàn)檫@一特征，能使砼密實(shí)，提高砼與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過(guò)一定程度就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　干縮裂縫的產(chǎn)生與使用材料、配合比、板塊尺寸、養(yǎng)護(hù)條件、外加劑等有密切關(guān)系，根據(jù)對(duì)干縮裂縫的認(rèn)識(shí)，對(duì)其成因分述如下：

　　（1）在冬季或夏季施工，往往由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，讓砼風(fēng)吹日曬，造成砼表面水分蒸發(fā)速度過(guò)快，超過(guò)了泌水速度，因而產(chǎn)生干縮裂縫。

　　（2）對(duì)于塑性砼來(lái)說(shuō)，從凝結(jié)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(guò)程。此時(shí)，如果砂率過(guò)大，石料含泥量過(guò)多，或是采用干縮量較大的水泥，都會(huì)造成砼過(guò)量收縮而產(chǎn)生裂縫。

　　多年實(shí)踐證明：水泥標(biāo)號(hào)越高，收縮越大；礦渣水泥比普通水泥收縮大；級(jí)配骨料粒徑越小，收縮愈大；生產(chǎn)干縮裂縫危害的機(jī)會(huì)就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務(wù)是消除一切可能誘導(dǎo)“干裂”產(chǎn)生的因素。主要應(yīng)從以下三方面入手；

　?。?）根據(jù)不同氣候條件，選用合理級(jí)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(lái)防止干縮裂縫。

　?。?）嚴(yán)格施工管理，防止水分過(guò)量蒸發(fā)，搗筑后，及時(shí)采用涼棚或其它遮蓋物，將砼覆蓋起來(lái)，避免風(fēng)吹干燥，日光直接照射，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期后，注意養(yǎng)生。

　?。?）不同外加劑及劑量，對(duì)砼干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應(yīng)對(duì)干縮率作試驗(yàn)后，再確定是否摻配和摻配量。

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　　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(guò)程中釋放大量熱能，使溫度上升。經(jīng)參考有關(guān)實(shí)測(cè)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(duì)大面積砼板塊，極為不利。砼路面板的內(nèi)部溫度增高有時(shí)可達(dá)到40~60℃，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(hù)而冷卻收縮。內(nèi)部膨脹與外部收縮，互相制約，產(chǎn)生很大拉應(yīng)力，而外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過(guò)砼當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，板塊就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　經(jīng)幾年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)觀察溫度裂縫的結(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，因踞縫不及時(shí)，而在靠近設(shè)計(jì)伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)則的溫度裂縫，這種情況在香港大道施工時(shí)曾多次出現(xiàn)。

　　對(duì)溫度裂縫的處理，尚未較成熟的辦法。按常規(guī)整塊打掉，返工重澆，浪費(fèi)較大。我市常用辦法是用切割機(jī)垂直切除損壞部分，破除運(yùn)走，重新澆筑單層鋼筋砼，以保證損壞塊的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

　　對(duì)于溫度裂縫，應(yīng)該樹(shù)立以防為主的思想。在施工管理的過(guò)程中，我們積累了不少的好經(jīng)驗(yàn)和預(yù)防措施。綜合起來(lái)，主要有下面三條：

　?。?）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(jí)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(yīng)注意人工降溫措施，對(duì)表層砼采取保溫保濕防護(hù)措施，減少溫度變形。

　　（3）對(duì)于大面積砼路面施工，應(yīng)該做到及時(shí)鋸縫，這是防止溫度裂縫的有效措施。

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　　（四）施工裂縫

　　在砼早期裂縫中，可以說(shuō)沒(méi)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(jiàn)的施工裂縫，追蹤其成因主要有兩方面：

　?。?）震搗不夠，拆摸過(guò)早，因而引起砼表面和邊部開(kāi)裂。

　?。?）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，影響新澆筑的板塊，產(chǎn)生震動(dòng)裂縫。

　　對(duì)防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個(gè)純技術(shù)問(wèn)題，在很大程度上是施工管理問(wèn)題。只要嚴(yán)格加強(qiáng)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免的。

　　早期裂縫的潛在因素

　　除了上述肉眼可見(jiàn)的裂縫外，許多學(xué)者對(duì)砼變形與破壞的內(nèi)在原因進(jìn)行了研究。認(rèn)為砼在外力作用下的變形裂縫是內(nèi)部裂縫的發(fā)展，是量變到質(zhì)變的具體現(xiàn)。這一新的啟迪，導(dǎo)致對(duì)砼變形破壞原因的研究向前邁進(jìn)了一大步，為砼開(kāi)創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域即對(duì)砼內(nèi)部的研究。

　　所謂微裂縫，是每一種肉眼無(wú)法看到，只有用顯微鏡或超聲波探測(cè)器才能發(fā)現(xiàn)的裂縫。這種由于沉陷、水化、干燥、碳化等因素產(chǎn)生的微裂縫，在未受外力作用之前，就存在于砼內(nèi)部。

　　對(duì)于微裂縫，就其存在來(lái)說(shuō)，它是誘發(fā)早期裂縫的潛在因素。就其發(fā)展來(lái)看，它是路面在通車受力后，大開(kāi)裂或變形破壞的禍根之一。所以我們?cè)谘芯吭缙诹芽p病害中，應(yīng)該首先認(rèn)識(shí)和掌握微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展基因，才能從根本上防止和消除微裂縫。隨著對(duì)微裂縫研究的發(fā)展，目前已觀測(cè)到對(duì)水泥砼力學(xué)性質(zhì)具有很大影響的微裂縫主要有三種：

　?。?）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(guò)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(wú)章分布的微細(xì)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，因而聚集于粗骨料的下緣，妨礙粘結(jié)而成為界面裂縫，這種裂縫對(duì)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(huì)連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫，此時(shí)砼將會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。

　?。?）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)和成巖紋理的原因，使其在開(kāi)采和扎碎過(guò)程中形成微裂縫。

　　以上三種裂縫常常形成兩條粘結(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，常常引起早期和后期的砼破壞。

　　微裂縫對(duì)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?yàn)樗锹癫氐摹暗叵抡◤棥?。所以我們?yīng)該盡量消除和防止微裂縫的產(chǎn)生。防止和減少微裂縫，可從三方面著手：
　?。?）嚴(yán)格選擇骨料。選擇石質(zhì)均勻一致，不易風(fēng)化，無(wú)裂紋，無(wú)剝落的堅(jiān)硬巖石作為粗骨料，并且嚴(yán)格控制針片狀；細(xì)骨料含泥量不得超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。消除和減少骨料裂縫的產(chǎn)生。

　　（2）控制水灰比。特別是水泥用量，應(yīng)嚴(yán)格按級(jí)配計(jì)算配比，嚴(yán)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?gòu)臄嚢璧匠尚椭g的時(shí)間和運(yùn)輸路程，避免砼過(guò)早凝聚及泌水現(xiàn)象而致微裂。必須堅(jiān)持做到砼攪拌均勻，震搗密實(shí)。使砼相互粘結(jié)密實(shí)穩(wěn)定，有效消除界面裂縫和砂漿裂縫。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　水泥砼路面早期裂縫的產(chǎn)生，其內(nèi)因與外部條件，非常復(fù)雜。既有單一因素，也有綜合因素。因此我們對(duì)某一種裂縫的產(chǎn)生，也不應(yīng)看到孤立，應(yīng)綜合進(jìn)行分析研究，以確保水泥砼路面的工程質(zhì)量，減少早期裂縫所造成的損失。