2020年巖土工程師答疑:水泥砼路面早期裂縫的形成及防治措施?

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問題：

水泥砼路面早期裂縫的形成及防治措施?

答疑：

1.環(huán)境條件

1.1 原因

混凝土板的裂縫是由混凝土板的收縮與翹曲引起的，環(huán)境條件不同，混凝土板上下部失水快慢不同，溫度降低引起收縮，混凝土板上下溫差產(chǎn)生翹曲等?；炷猎谑湛s翹曲過程中，受到基層的摩阻力、粘結(jié)力以及板周邊的約束力。在強(qiáng)限制條件下，混凝土收縮變形會(huì)弓l起內(nèi)部很大的彈性拉應(yīng)力，此應(yīng)力隨著彈性模量的增大和收縮量的增加而增大，收縮徐變作用一定程度上可以減少此種應(yīng)力。但徐變松弛后的拉應(yīng)力增長超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土路面就會(huì)開裂。因而可見，引起混凝土路面開裂的主要原因?yàn)榛炷磷陨硎湛s，水泥混凝土路面面層與基層間強(qiáng)大的限制條件。

1.2 防治

收縮裂縫主要包括冷縮和干縮，干縮比冷縮慢，其量值也大大小于冷縮，通過加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)干縮的影響可進(jìn)一步消除。及時(shí)鋸縫以釋放混凝土的溫度收縮應(yīng)力是防止斷板的主要措施，實(shí)際施工中甩溫度時(shí)間強(qiáng)度控制法確定鋸縫時(shí)機(jī)。但由于混凝土凝結(jié)過程受本身性質(zhì)和濕度氣溫、風(fēng)速等多種因素影響，所以不易掌握。如果太早混凝土強(qiáng)度低，縫槽被鋸縫機(jī)打成不規(guī)則毛邊;太晚混凝土早齡期溫度裂縫已形成，易造成施工斷裂。

如何確定鋸縫時(shí)機(jī)呢?施工階段溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就可能發(fā)生施工斷板。通過混凝土凝固過程中的抗拉強(qiáng)度與溫度應(yīng)力對(duì)比，判斷產(chǎn)生斷板的條件，最后用溫度確定鋸縫時(shí)機(jī)。

混凝土板凝固階段的溫度特性：在水化熱、氣溫和日光輻射的作用下，板溫隨澆筑時(shí)間不同在不同時(shí)刻出現(xiàn)峰值和谷值，以混凝土澆筑時(shí)間為0計(jì)，對(duì)于525水泥來說，0 h～6 h、12 h～20 h為升溫過程，6 h～12 h降溫過程。如果暫不考慮翹曲應(yīng)力和脹縮應(yīng)力6 h～12 h混凝土板處于降溫收縮狀態(tài)，容易發(fā)生裂縫。

混凝土板凝固階段的強(qiáng)度特性：混凝土早齡期強(qiáng)度以10 h～12 h增長最為緩慢，抗裂能力的增長也最慢。由早齡期混凝土抗拉彈性模量地增長規(guī)律并對(duì)比上、下午澆筑的混凝土抗拉彈性模量，下午澆筑的混凝土處于降溫區(qū)間，模量值比上午低，在第10 h低2倍以上，對(duì)降低混凝土的溫度應(yīng)力有利。

綜上所述，可以認(rèn)為第10 h是最容易發(fā)生斷板的控制時(shí)間。而容易斷板的季節(jié)是在板內(nèi)溫度梯度較大的熱季。因此編制出熱季每天24 h氣溫與平均板溫之間的曲線關(guān)系，求出氣溫與板溫的平均差值。利用氣溫變化曲線的規(guī)律性，根據(jù)當(dāng)日預(yù)報(bào)的氣溫和澆筑水泥混凝土的時(shí)間，推出第10 h的板溫作用控制鋸縫的溫度。從而求出鋸縫時(shí)機(jī)。原則是求出第10 h的板溫后，如果板溫有繼續(xù)升高的趨勢則溫差還要增大，需要立即把混凝土板鋸開;如果板溫在下降，則溫差不會(huì)再增大，只要在次日再次升高為第10 h的板溫之前鋸開混凝土板即可。

確定方法為：預(yù)測施工開始時(shí)的氣溫，預(yù)測終凝時(shí)的板溫，預(yù)測板溫等于預(yù)測氣溫加上板溫與氣溫的差，終凝時(shí)間一般不超過12 h，將實(shí)測開始澆筑混凝土的溫度與第12 h的預(yù)測板溫連線，求第10 h的板溫為鋸縫控制溫度。從而求出合理鋸縫時(shí)機(jī)，一般上午澆筑的板當(dāng)天鋸縫，下午澆筑的板次日清晨鋸縫。施工階段的溫度應(yīng)力超過路面水泥混凝土強(qiáng)度是發(fā)生斷板的根本原因，正確選擇鋸縫時(shí)機(jī)是防止斷板的根本措施。

2.組成材料的質(zhì)量及用量

2.1 影響水泥混凝土質(zhì)量的主要原因是原材料的質(zhì)量及配合比?；炷恋膹?qiáng)度主要取決于水泥的強(qiáng)度及其骨料表面的粘結(jié)強(qiáng)度。混凝土的收縮也有很大部分來源于水泥石的收縮，不同品種和質(zhì)量的水泥收縮變形值不相等?；炷林械乃嘤昧亢退冶仍酱?，收縮量則越大。、在混凝土內(nèi)部，骨料對(duì)水泥石的收縮起約束作用，混凝土的收縮對(duì)凈水泥漿收縮的比取決于混凝土的骨料含量，骨料含量越大，收縮越小，料徑大者對(duì)水泥漿體收縮的約束大，且達(dá)到相同稠度所需的用水量少，收縮量也小。

2.2 防治辦法：選用符合施工規(guī)范的原材料，嚴(yán)格控制施工配合比，加強(qiáng)試驗(yàn)工作，確保施工配合比的準(zhǔn)確性。在高溫情況下盡量避免混凝土的澆筑，同時(shí)在混凝土凝固前攤鋪完成。

3.施工缺陷

1)攤鋪混凝土?xí)r基層過干，灑水不足、不勻，下部混凝土失水過快。

2)基層產(chǎn)生橫向裂縫，影響混凝土板的收縮和徐變。

3)混凝土密實(shí)度不均勻，局部沉陷導(dǎo)致斷板的發(fā)生。

4)基層平整度差，使混凝土板與基層間的摩阻力增大。

5)混凝土板厚不均勻會(huì)在板中強(qiáng)度低的位置發(fā)生斷裂。

6)施工配合比不準(zhǔn)確。

7)切縫的深淺不一，長度不夠，也是產(chǎn)生斷板的原因。

8)養(yǎng)護(hù)不及時(shí)使混凝土板產(chǎn)生干縮裂縫。

9)過早開放交通，使混凝土板強(qiáng)度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求而承受外力。

10)設(shè)置縮縫來緩解斷板。

防治辦法：確?；鶎用軐?shí)度、平整度和強(qiáng)度，嚴(yán)格控制基層的標(biāo)高，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，禁止過早開放交通，嚴(yán)格按路面施工規(guī)范進(jìn)行施工。

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