浅谈高强度混凝土施工病害防治

王钊 胡俊远 虢旭东

摘要：高强度混凝土指的是强度等级为C60及其以上的混凝土，C100强度等级以上的混凝土称为超高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混凝土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。本文谈论的重点是对高强度混凝土施工病害防治。

关键词：高强度混凝土;高层建筑;大跨度桥梁

高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混凝土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件，可采用高强度钢材和人为控制应力，从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构，应用于大跨度房屋和桥梁中。

1.水泥混凝土路面病害的主要类型

1.1裂缝

板角裂缝，在两缝交叉处的4块板角中1块或2块先出现断裂，断裂后的板角在重载作用下很快发展成严重破碎，并扩大至相邻板角;纵向开裂断板，平行或大致平行路面中心线的纵向裂缝，主要发生在半填半挖或新旧路基结合处;沿纵向施工缝的破坏，发生在纵向施工缝的两侧，裂缝呈网状，主要是半幅施工、半幅通车的影响所致;网状裂缝，混凝土自身强度不够而发生的网裂。路面裂开如图一所示：

1.2 淤泥

板边缘和角隅下路基或基层塑性变形累积，而同混凝土面层脱离接触;接缝填封料失效，下渗的水积聚在面层下的脱空区内。荷载作用积水变成有压水，侵蚀基层并同基层内冲刷出的细料搅混成悬液，沿接缝喷溅出。久之，引起错台发生并导致板出现裂缝。

1.3错台

板底脱空较严重部位，接缝或裂缝两侧板面出现高差，接缝处仅有部分传递荷载能力。荷载作用时，带有冲蚀材料的有压水冲蚀基层，使板底脱空，板面由于基层材料被冲蚀，在荷载作用下而下沉，即形成错台。错台的出现降低了路面行车的平稳性和舒适性。

1.4沉陷

由于路基土沉降或固结所引起，特别是接近桥涵构造物处，会由于压实不足而产生。沉陷使路面平整度变差并导致板的开裂。

1.5拱起

在春季和炎热夏季，接缝处板块出现突发性的向上隆起。板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，坚硬的碎屑落入缝内，致使板在受热膨胀时产生较大热压应力，板发生纵向失稳而出现拱起。拱起使路面平整度变差，而严重拱起会导致前后板块断裂。水凝路面拱起如图二所示：

1.6其它

由于水泥质量差（如安定性不合格）或使用矿渣水泥、脏集料、水灰比偏大、高温下施工水分蒸发快、施工过度抹面或施工结束遇雨、养生不及时等原因引起板面表层内出现的病害。

2.水泥混凝土路面病害的原因分析

2.1原材料不合格

水泥安定性差，强度不足，水泥中的游离氧化钙在凝结过程中的水化很慢，水泥凝结硬化还在继续起水化作用，当水泥氧化鈣含量较大时，就会破坏已经硬化的水泥混凝土或使其抗拉强度下降。砂、碎石含泥量有机质含量超标，水泥混凝土路面所用砂、碎石的含泥量及有机质含量超过规范的标准，就会造成水泥与骨料的界面粘结力不足，导致产生开裂。同时过量的粘土含量有降低混凝土面层耐热性能，增大局部混凝土收缩膨胀的趋势。砂、碎石的粒径和级配较差，骨料粒径的大小和级配对混凝土中的干缩值有密切关系，级配良好的骨料空隙率小，砂的用量少，收缩值也相对减小。水及砂中有害杂质的腐蚀作用，有害杂质与混凝土产生反应生成易溶于水的物质，使混凝土被腐蚀，强度降低，在车辆荷载的不断作用下遭到破坏。

2.2混凝土配合比选用不当

单位水泥用量偏大，在混凝土中，水泥是收缩的主要成分。水泥用量过大，必然导致混凝土的收缩率增大，从而引起水泥混凝土路面裂缝;水灰比偏大，混凝土中的拌合水分自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水，它是为了满足操作的要求。自由水在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙;砂、碎石用量偏大，在现场施工中，虽然有试验室出具的混凝土配合比试验报告，但施工单位为了追求经济效益，在业主、监理监督不力的情况下，随意增加砂、碎石用量，从而影响了混凝土强度[1]。

2.3基层的施工质量较差

基层的标高控制不好，造成混凝土面层的厚度厚薄不一，过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力的作用而产生裂缝、断板;基层平整度差，这会增加基层与混凝土面层的摩阻力，容易造成在薄弱部位开裂断板;用松散材料调整基层标高，会使面层的混凝土中的水分和砂浆会下渗到基层松散材料中，使面层混凝土下部变为疏松，造成混凝土强度下降，整体强度不均匀，较弱部位的面层容易开裂、断板;基层干燥，造成基层吸收混凝土中的水分，使面层底部的混凝土失水，影响混凝士强度，导致裂缝断板。

2.4气候影响

水泥混凝土路面相对于结构混凝土的蒸发表面积要成倍的增大，因此，受气候的影响及表面温度变形也相对大得多。高温气候影响：促使混凝土水化热在较短时间内集中产生，造成混凝土强度裂缝，而且高温照射下的混凝土集料，蕴含大量的热能，使得混凝土入模温度过高，加剧了已浇筑混凝土早期热量的增加，进而影响混凝土内部应力应变的平衡，形成裂缝。干燥气候的影响：当大气温度较低、外界水分不能及时得以补充时，混凝土表面水分的丧失，将很快造成表面的干缩裂缝。温差的影响：当外界气温变化较大时，混凝土内部的温差将进一步增加，温差梯度达到一定值时，混凝土的温度应力将造成路面板沿较小断面的开裂。

3.水泥混凝土路面裂缝防治对策

3.1材料选择与配合比设计

路面混凝土因主要承受竖向荷载的作用，其受力特性以抗折强度为主，而影响混凝土抗折强度的主要因素有：混凝土水泥用量、水灰比、粗集料粒径粒形及水泥品种、性能、外加剂的品种、掺量等，在上述材料确定后，混凝土配合比的优化选择、混凝土的拌制方法、浇筑工艺、养护状态，则是保证混凝土强度形成的关键。因此，从路面材料的选择及配合比设计的优化着手，应注意以下几个方面的问题。

3.1.1水泥的选用

除水泥混凝土路面专用水泥——道路硅酸盐水泥外，宜选用的水泥品种有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。选用时，除考虑水泥品种、强度等级外，还应注意水泥的含碱量（一般情况下，不大于0.6）及水泥中混合材料的种类、掺量等。在水泥使用于浇筑水泥混凝土路面时，宜进行水泥的安定性、强度、凝结时间等自检试验，只有自检符合国家规定的各项技术指标后，方可投入工地使用[2]。

3.1.2集料的选择

从粗骨料对水泥混凝土强度的粒径效应方面考虑，用于混凝土路面的粗骨料的最大粒径，不宜大于40mm，且宜采用连续级配的碎石，细集料宜采用中粗砂，其细度其数定在25m以上。在提高混凝土耐疲劳极限方面，砾石仍优于碎石，小粒径骨料优于大粒径骨料。而影响温度变形的主要因素是石料的种类（可选用碱性石料、酸性石料，石英岩较差）、砂浆的总量以及碎石的总表面积。

4.结语

防止水泥混凝土路面开裂、断板等病害，搞好混凝土路面的质量，除了要求路基稳定、基层坚固外，采用先进的机械化施工工艺、良好的施工组织、合理的施工工班是十分必要的。同时还应当在指导思想上克服小生产的分散施工模式，以专业化大生产及流水作业的方法来安排施工，才能收到良好的效果。

参考文献

[1]张明华， 陈新祖. 浅析高速公路隧道水泥混凝土路面施工技术及病害防治[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）， 2020， 603（02）：188-189.

[2]陈刚， 周清晖， 徐铨彪，等. 预应力钢绞线超高强混凝土管桩受弯性能研究[J]. 建筑结构学报， 2019， 40（7）：10.