水泥混凝土路面早期裂纹的预防措施

张勇

摘要：混凝土早期开裂是水泥混凝土路面施工中普遍存在的问题，裂缝容易导致路基路面变形，破坏水泥路的质量稳定和健康，本文分析了水泥混凝土路面早期裂缝产生的原因，并提出在混合料组成设计阶段和现场施工阶段应该采取的措施，对公路建设实践具有重要的意义。

关键词：水泥混凝土路面；早期裂纹；预防措施

水泥混凝土路面在高等级公路路面得到了广泛的应用，显示出了其承载能力大、养护费用少、使用年限长等优点。但也暴露出亟待解决的一些问题，早期裂缝即是其中之一。早期裂缝虽然对混凝土结构的强度没有太大的影响，但对混凝土的耐久性有着巨大的影响，因此必须消除混凝土的早期裂缝。

1.水泥混凝土路面早期裂缝的危害

水泥混凝土路面的早期裂缝是指混凝土路面在施工、养生期间，由于非荷载原因而产生的各种裂缝。这些裂缝中小的如发丝，称之为裂纹。裂纹的纵向深度一般约为2cm～3cm，不会贯穿混凝土板，其长度各异，但很少超过混凝土板宽的一半。虽然这些裂纹对混凝土板的整体性能影响很小，但随着时间的推移，这些路面上的薄弱点极有可能在行车荷载和自然界温度应力的不断作用下，对水泥混凝土路面的强度和疲劳寿命造成影响。

2.混凝土表面产生裂缝的主要原因

2.1塑性收缩

塑性收缩是混凝土在浇筑后尚未硬化前因混凝土表面水分蒸发而引起的收缩，一般长度大约为0.12mm～2mm，宽度为0.12mm～2mm，从外观看可分为无规则网络状、稍有规则的斜纹状或反映混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等的规则形状，深度一般为3mm～50mm。塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘。其主要原因是新铺筑的水泥混凝土表面水分蒸发速率大于混凝土内部向表面泌水的速率，混凝土表面就会失水干燥，在表面产生很大的湿度梯度，从而导致混凝土表面开裂。

2.2温度收缩

目前生产的水泥比表面多数比较大，有些品种碱含量较高，早期水化很快。因此施工中水泥混凝土路面温度峰值出现的时间较早。在夏季施工时，水泥混凝土路面的温度峰值一般出现在摊铺后约6h～8h后，冬季约为8h～10h。由于水化反应，水泥混凝土路面达到温度峰值时路面内部的温度可上升约6℃～10℃。当峰值过后，混凝土路面的温度又会下降，并且在路面内部形成较大的温度梯度，导致混凝土产生收缩裂缝。此外，施工时路面外界的温度变化也会导致水泥混凝土路面由于热胀冷缩而出现开裂。

3.设计中应采取的措施

3.1水泥的选择

水泥混凝土路面原则上应该采用强度高、干缩小、耐磨性好以及抗冻性好的水泥。水泥的标准稠度和用量影响水泥混凝土的用水量。水泥细度和水泥组成成分则影响水泥混凝土的早期水化程度，进而影响混合料中的游离水的含量，最终会影响水泥混凝土的收缩性质。一般C？A在水泥水化过程中發热量最大且放热较早，由C？A含量大的水泥拌制的水泥混凝土温度升高较快，造成混凝土的收缩量随之增大，所以在道路水泥混凝土使用中最好选择C？A含量较小的水泥。

3.2集料的级配

骨料的级配、最大粒径、粒形和表面特性都会影响水泥混凝土的工作性，从而影响水泥混凝土中的用水量。一般来说，混凝土混合料中石料的级配可以采用连续级配和间断级配两种，其中连续级配所配制的混凝土混合料经振捣后形成的混凝土较为密实，具有较优良的工作性，不易产生离析现象；间断级配与之相比，配制相同强度的混凝土所需的水泥用量可以少一些，但容易产生离析现象，并且需要强力振捣。从防止混凝土板的早期裂缝来说，粗颗粒含量越多，对混凝土越为有利，这是因为混合料中粗颗粒的增多可以减少水泥用量，用水量也随之减少，从而减少水泥混凝土发生干缩的可能性。

3.3混合料中用水量

混凝土在干燥空气中硬化时，随着水分的逐渐蒸发，体积也将逐渐发生收缩。如果在水中或潮湿的条件下养护时，则混凝土的干缩将随之减少或略产生膨胀，混凝土产生干缩的主要原因是由于水泥土中的凝胶体失水转变为晶体而引起的，而且由于水分蒸发的程度不同混凝土的收缩往往是表面较大，内部较小。此外，水泥在水化过程中只需要很少量的水，水泥混凝土中大部分水分是为了调节混合料的施工工作性、和易性，而这部分水分最终会散失掉，水分散失的过程中水泥混凝土容易出现早期裂缝。因此在混凝土混合料的配合比设计中应尽可能地降低水灰比和单位用水量。

3.4减水剂的使用

在混凝土混合料中加入减水剂，可以明显地降低用水量，减少水泥用量，增大混凝土的流动性，在保持混凝土强度不变的情况之下，掺减水剂可以节约水泥用量10%～15%左右，而在水泥用量不变的情况下，加入减水剂可以将水灰比降低到30%以下，因而能够大幅度地提高混凝土的强度，尤其是3d抗压强度能够比不掺减水剂的混凝土提高约60%，比28d抗压强度提高30%左右。混凝土中用水量的减少和水泥用量的减少本身就是减少混凝土早期裂缝的有利因素，加之减水剂可以提高混凝土的早期强度，所以在混凝土配合比的设计中，减水剂的合理应用对防止混凝土板的早期裂缝非常有利。

4.施工中应采取的措施

4.1原材料的质量

在实际施工过程中为防止早期裂缝的产生，首先应该把好原材料的质量关。水泥厂送至工地的水泥必须附有出厂质量检验报告，并应对每批水泥进行抽检。有条件的情况下应对砂、石料进行水洗。在选择混凝土骨料时应尽可能采用弹性模量较高的石料，在同等条件下，采用低弹性模量骨料拌制的混凝土的干缩和徐变比采用高弹性模量骨料的混凝土大2.5倍左右，通常致密的石灰石、石英石比砂岩或卵石具有更高的弹性模量，应该优先采用。

4.2混凝土混合料的振捣

浇筑混凝土时应该用大功率的平板振动器充分振捣，振捣时以能够把混凝土中的水泥浆提出为准。振捣混凝土时另一个应注意的问题是振捣的均匀性，振捣不好的部位，往往是混凝土板容易出现早期开裂的地方。

4.3混凝土的养护

混凝土浇筑完成后，养护工作的好环是决定混凝土板是否出现早期裂缝的重要因素。一般水泥混凝土在相对湿度大于94%的环境中硬化体积会有所膨胀，在此湿度以下硬化则是收缩的，而实际中水泥混凝土路面施工环境的相对湿度都处于94%以下。尽管如此，若养护合理，最大限度地减少水分蒸发直至水泥混凝土具有一定的抗拉强度，可有效地减少早期裂缝。养护的方法很多，如薄膜养护，草帘、草袋养护，湿法养护等。

4.4混凝土板的切缝

及时切缝是防止混凝土板早期出现严重通裂的主要措施，切缝的时间应该尽可能地早些。原则上，只要混凝土的强度能够保证操作人员使用切缝机切缝时，切缝机不留下轮迹，且切缝处无啃边现象，就应该进行切缝工作。判断切缝时间的简便方法是用铁钉或有尖角的金属物在混凝土板上刻划，手感难以刻出痕迹时，就意味着可以进行切缝作业，这一点施工现场负责切缝的人员应特别注意。

5.结语

水泥混凝土路面早期裂缝的形成原因很复杂，既有单一因素，也有综合因素，它对水泥混凝土的正常使用带来很大的隐患。因此我们对某一种裂缝的产生，也不应看待孤立，应综合进行分析研究，以确保水泥混凝土路面的工程质量，减少早期裂缝所造成的损失。

参考文献：

[1]王彦明.水泥混凝土路面裂缝成因简析[J].中国公路，2004（8）：140-141.

[2]蒋立政.水泥混凝土路面的病害原因分析及预防养护和病害处治[J].工程与建设，2006，20（4）：393-395.

[3]滕亚民.高标号混凝土在高温下施工裂纹的预防措施[J].交通世界，2007（S1）：71-72.