某机场道面混凝土施工裂缝防治

摘 要：针对西北干旱地区某机场现浇混凝土道面板在施工过程中出现的裂缝现象，综合考虑环境条件和工程特点，从环境条件、材料选用和施工工艺等方面分析裂缝产生的原因，并提出相应的防治措施，在实践中取得了显著的效果，可供西北干旱地区道面混凝土施工参考。

关键词：机场道面； 混凝土裂缝； 防治技术

【文章编号】1627-6868（2017）03-0041-02

Abstract： In Cracks appear for the northwest arid areas of an airport cast-in-place concrete the Road panel in the construction process， considering the environmental conditions and the engineering characteristics， analysis of the causes of cracks from the areas of environmental conditions， material selection and construction process， and the correspondingprevention and control measures， in practice， has achieved significant results， available in northwest arid zone pavement concrete construction reference.

Key words： airport pavement； concrete cracks； prevention technology

1.引言

西北某机场，位于沙漠边缘，属温带大陆性干燥气候，阳光充足，昼夜温差大。机场道面设计要求为24cm厚水泥混凝土面层，直接式盖被。春季试打，夏季施工。施工初期道面即出现大量塑性裂缝，严重的在终凝前达10～100cm长，1～2mm宽。施工单位采取在拉毛后及时覆盖塑料膜保水的措施，消除了塑性裂缝的产生，但在切缝弹线和切割时又产生大量可见裂缝。裂缝的产生严重影响了工程的质量和进度，并且对于服役工作环境较严酷的道面板而言，裂缝的存在会影响道面的耐久性和安全使用[1，2]。混凝土的早期开裂是一个非常普遍的现象，影响混凝土早期开裂的因素也是复杂的。本文主要针对该机场混凝土施工特点及存在问题，综合工程特点和环境特点，从材料、施工和管理等各方面进行分析，探讨西北干旱地区道面混凝土早期裂缝的成因及防治措施。

2.早期裂缝原因分析

影响混凝土早期开裂的因素很多，除了自收缩和干燥收缩外，还有早期的弹模、抗拉强度、极限拉应变、徐变等；除此又与水蒸发速率、降温速率、结构约束程度有较大的关系[3]。针对该机场施工中出现裂缝的情况，对环境特点、进场材料、施工工艺等方面进行调查分析，认为该机场早期裂缝的产生，主要是由环境、材料和施工三方面因素造成的。

2.1 环境因素

环境因素包括有气温、湿度、风速以及阳光辐射强度等。该机场处于北方沙漠干旱地区，阳光辐射强烈，气候特别干燥且多风，新拌混凝土大面积暴露于外部环境之中，面层砂浆失水过快从而产生大量塑性收缩裂缝。另外，当地气温较高，外界温度越高，水泥水化反应速度越快，水化放热集中，从而使内部温升较高。而当地气温昼夜温差大，在早晨气温较低的情况下，掀开覆盖层切缝弹线、切割时又会使混凝土降温过快，从而产生大量可见裂缝。

2.2 材料因素

2.2.1 水泥

本场使用P·Ⅱ42.5等级散装水泥，C3S含量为58～60%，C2S含量为14～20%，C3A含量约为8～10%，C4AF含量为14～18%。经抽检各项指标均符合GB175质量要求。出现裂缝可能与以下因素有关：

（1）水泥开裂敏感性大。本场使用水泥颗粒很细，比表面积达到430-480m2/kg，需水量增大，容易产生收缩裂纹。C3S、C3A含量较多，混凝土浇筑后凝结硬化快，水化放热量大而集中，使得混凝土本体温差更大，极易产生裂缝。

（2）水泥用量较多。该机场配合比设计，每立方混凝土水泥用量为338kg。水泥用量偏多会增加水泥水化反应产生的化学收缩和因水泥水化热的增加而导致的温度变形。每立方混凝土每增加或减少1kg水泥，则混凝土温度提高或降低约1℃，水泥用量越大，水化热也越多，对混凝土抗裂性越不利。

（3）水泥進场温度过高。该机场使用的散装水泥，运送到现场温度均在60～70℃，泵送入水泥储存罐后温度又有所上升，从而提高了混凝土拌合物的温度，加上水泥水化热引起的温升，使刚铺筑的道面板混凝土的温度比周围环境温度高出许多。混凝土在降温过程中，尤其是在温度较低的夜晚和早晨，会产生热收缩。热收缩受到基层摩阻力的约束，从而产生拉应力，引起混凝土的开裂。

2.2.2 骨料品质

该机场使用碎石为花岗岩，长石含量高，热膨胀系数较大。砂为中粗砂，含泥量较大，达到了3～3.5%。砂石中含泥量偏大，妨碍了水泥与砂石之间的咬合粘结，弱化了砂石界面结构，降低了界面强度，也降低了混凝土的强度，加剧了裂缝情况的产生。

2.3 施工原因

（1）施工时间。施工时间为7、8月份，工期为60天。白天气温较高，经过曝晒的基层旧道面温度较高，提升了混凝土拌合物的温度。昼夜温差均大于10℃，最高达到了22℃，使混凝土经历急速的降温过程，产生较大的温度应力。施工期间经常有4-5级的干燥热风，加剧了混凝土面层的水分蒸发。

（2）施工工艺。本机场采用拉毛工艺，为满足抗滑指标，面层必须有一定厚度的砂浆才能拉出满足设计要求的纹理深度。而当地多风，阳光辐射强烈，空气湿度低，气候特别干燥，面层砂浆失水过快从而产生大量塑性收缩裂缝。

（3）切缝时机。在早晨掀起覆盖混凝土道面的塑料布进行切缝时，产生大量可见裂缝。这是因为昼夜温差大，在水化热高峰期掀起塑料布使得混凝土降温过快，混凝土表面接触温度较低的环境产生裂缝。

3.早期裂缝防治技术

混凝土是一种非匀质的复杂多相复合材料，在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力，因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生的拉应力超过其抗拉强度时，就会产生裂缝。在实际施工中，影响开裂的因素是复杂的，多方面的，控制裂缝也应从整体论出发，根据当地、当时的环境气候，原材料供应情况，可能采取的方案措施等来综合防治混凝土的早期裂缝。针对北方干旱地区的机场道面混凝土施工特点，应采取以下措施来防治混凝土的早期裂縫。

3.1 材料方面

（1）选用合适品种的水泥，改变水泥的矿物组成，降低水泥的细度。选用开裂敏感性小的水泥（低C3S、C3A含量，低碱含量，低比表面积）。水泥的水化热与水泥的矿物组成和性质密切相关，要减小水泥的水化热，必须降低熟料中的C3S和C3A含量，相应提高C2S和C4AF的含量[4]。本场所用水泥经与水泥厂协调，降低了C3S和C3A含量（C3S<55%、C3A<5%），降低了水泥的细度，使水泥的比表面积小于400m2/kg，有效降低了水泥的水化放热量，减小了温差。

（2）掺用外加剂和掺合料，减少单位水泥用量。水泥的用量越大，产生的水化热越多，因此在不改变其他性能的条件下，尽可能减少水泥用量。掺用部分粉煤灰取代部分水泥，在道面混凝土中，粉煤灰的掺量一般为25%～30%[5]。本场采用北京科宁空港外加剂有限公司生产的ADD-3引气型缓凝高效减水剂，每立方混凝土水泥用量为280Kg，掺加25%的Ⅱ级粉煤灰，有效延长了水泥水化放热时间。

（3）大量试验结果表明，在新拌混凝土中掺加合成纤维可有效防止混凝土早期塑性收缩裂缝[6]。该机场道面混凝土中掺加了0.1%的改性聚酯纤维，混凝土搅拌时间延长了30s，纤维分散性很好，充分发挥了阻裂作用，基本消除了早期塑性收缩裂缝现象。

（4）降低水泥的进场温度。在现场增加了水泥储存罐，使水泥降温后再使用，对降低拌合物温度，控制裂缝的产生起到积极作用。

（5）选用优质骨料。选取级配好，杂质少的砂石材料。严格控制砂子的含泥量不超过2%，石子的含泥量不超过1%[7]，有效减少了收缩开裂现象。

3.2 施工方面

（1）合理选择施工时机。施工工期尽量避开炎热干燥的夏季，选择9、10月份施工。夏季施工时避开高温天气，将浇筑时间改在下午4点以后或者晚上施工。白天施工要设遮阳棚，防止太阳曝晒。刮风天气，风速很大时一般不宜施工，必要时应设置挡风带，避免干热风直接吹混凝土表面。雷雨天气还应设置防雨棚，可以防止雨淋而导致混凝土表面温度骤降而产生裂缝。

（2）选择合理的施工工艺。对于北方干燥沙漠地区，道面抗滑粗糙度应采用刻槽工艺，而不宜采用拉毛工艺。另外，增加抹面次数也可以减少混凝土表面的开裂程度。在混凝土初凝后对其进行抹面，可以把原来处于裸露状态下出现的一些表面裂缝抹掉；并可以封堵毛细孔，减小水分的蒸发速率；抹面还可以使混凝土表面更加密实，提高其表面强度，防止混凝土的表面起粉。

（3）采取适当的降温、保湿措施。浇筑前应对原道面或基层洒水降温，尽量降低混凝土拌和物接触的环境温度。拉毛后应及时覆盖塑料布保水。覆盖塑料布可以完全阻止新拌混凝土内部的水分蒸发，使整个混凝土板处于同一湿度条件下养护，消除了湿度梯度的影响。养生时采用喷洒养护剂的保水养护措施，避免混凝土早期由于干燥收缩而导致的开裂。

（4）选择合适的切缝时机。混凝土铺筑时，布料要均匀，振捣要密实，防止混凝土收缩而产生裂缝。连续浇筑一次不宜超过100m。及时切缝的目的就是要缩小混凝土道面板的长度，减小其收缩变形。由于昼夜温差大，切缝时机一定要根据当地气温情况、混凝土强度增长情况来掌握，防止收缩拉应力过大引起断板。

4.结语

采取上述综合措施，该机场有效防止了早期裂缝的产生，混凝土的强度、表观质量大大提高，竣工验收时被评为优质工程。在西北地区的机场道面混凝土施工中，混凝土的早期开裂是一个比较普遍的现象，而影响混凝土早期开裂的原因也是复杂的。混凝土道面铺筑时，应综合考虑环境条件、材料选择、配合比设计和施工技术等多方面因素。选用合适品种的水泥，尽可能减少水泥用量，选用优质骨料，选择合理的施工时机与施工工艺，采取适当的降温保湿措施，选择合适的切缝时机等，可以有效防治早期裂缝的出现，提高道面铺筑质量，确保其设计使用功能，延长道面使用寿命。

参考文献

[1] 王硕太、薛菁等.机场道面高强混凝土早期抗裂性评价[J].建筑技术，2007（9）：650-652.

[2] 刘庆涛、王硕太、孔祥海等.机场道面混凝土耐久性研究[J].混凝土，2007（6）：13-15.

[3] P.K.Mehta， et al.Concrete：Microstructure， Properties and Materials. Third Edition.NewYork：MeGral Hall，2005.

[4] 马国靖、王硕太、黄灿华等.机场道面混凝土水泥品质要求[J].工业建筑，2004.34增刊：556-558.582

[5] 王硕太、马国靖、朱志远等.高性能道面混凝土配合比设计[J].公路交通科技，2007.24（4）：25-28.

[6] 岑国平、朱志远、王硕太等.道面合成纤维混凝土性能的试验与比较[J].混凝土，2008（6）：45-46.49.

[7] GJB1112A-2004. 军用机场场道工程施工及验收规范[S].

【作者简介】陈玉华（1969-），男，大学本科，研究方向：机场工程设计、监理。