水泥砼路面早期断板产生原因及预防措施

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水泥砼路面早期断板产生原因及预防措施

　　路面是指用各种筑路材料铺筑在道路路基上直接承受车辆荷载的层状构造物。下面是小编为大家收集的水泥砼路面早期断板产生原因及预防措施，仅供参考，大家一起来看看吧。

　　水泥砼路面早期断板产生原因及预防措施

　　所谓“混凝土断板”是指水泥混凝土路面在施工养生期间或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经发展使整块混凝土板断裂成两块或两块以上不规则混凝土路面板的现象。施工断板是指混凝土路面板在浇筑完成后未完全硬化和开放交通前产生的断板，也叫早期断板。

　　断板是水泥混凝土路面的主要病害之一，特别是施工期间出现的断板，将直接影响到水泥混凝土路面的使用年限，因此有必要就施工期间水泥混凝土路面断板产生的原因进行一些分析，并针对分析出来的原因制定相应的预防措施。

　　一、水泥混凝土路面断板的原因

　　1.原材料不合格

　　1.1水泥安定性差，强度不足

　　水泥的安定性指的是水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。安定性差的水泥中含过多游离的氧化钙，这些游离氧化钙在凝结过程中熟化很慢，往往在水泥凝结硬化后换在继续起水化作用，从而产生体积膨胀，使已硬化的水泥石开裂。水泥强度不足，将影响混凝土的早期强度，使断板产生的机率增加。

　　1.2骨料的含泥量及有机质含量超标

　　水泥混凝土中水泥石与骨料的界面粘结不良往往是产生初期开裂的薄弱部位，骨料的含泥量及有机质超过规范要求，将影响到水泥和骨料之间的粘聚性，造成界面缺陷，很容易开裂。

　　2.混凝土配合比不当

　　2.1单位水泥用量偏大

　　水泥用量越大，水化热就越高，混凝土的收缩变形也越大。

　　2.2 水灰比控制失调

　　水灰比的偏大或偏小都会使水泥混凝土路面板产生裂缝和断板。施工中，若水灰比偏大，则混凝土的密实度降低，强度也就会随着降低；若水灰比偏小，和易性就差，影响施工操作，也难以振捣密实，使强度降低。这些都将使混凝土路面产生断板的可能性增加。

　　3.施工工艺不当

　　3.1搅拌不足或搅拌过分

　　搅拌时间过短，则拌合不均匀，造成面层强度相差过大，硬化时间及收缩量不同，从而导致裂缝产生；拌合时间过长，则容易使骨料破碎、离析，影响混凝土的强度。

　　3.2振捣不均匀

　　振捣不足，易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在外力及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝断板。振捣过量，粗骨料易沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝也相应增加。

　　3.3养护不及时

　　水泥混凝土内部的水化反应需要一定的水分，并且释放热量，水化过程放出的热量使水分迅速蒸发，但热量却不宜散失，如不及时养护，则难以保证水化反应所需水分，也难以减少混凝土内外温差，因此出现断板。

　　3.3混凝土间断浇筑

　　混凝土浇筑出现间断作业，再浇筑时未按施工缝处理，形成新旧混凝土结合不良，产生不均匀收缩而断板。

　　3.4切缝补及时

　　由于操作人员切缝时间把握不准或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯通裂缝。

　　二、水泥混凝土路面断板的防治

　　1.原材料

　　1.1 水泥

　　应采用强度高、收缩性小、抗裂性好、耐磨性强、抗冻性好的普通硅酸盐水泥。水泥进场时，要有产品合格证及28天强度检验，储存期不得超过3个月。对安定性差、游离氧化钙超标或强度不足的水泥禁止使用；对不同厂家、不同种类、不同批次的水泥也严禁混合使用。在满足强度要求的前提下，降低水泥用量，尽量采用外加剂等提高拌合物的和易性。

　　1.2 骨料

　　砂子应采用洁净、坚硬、符合规定级配、细度模数在2.5以上的中粗砂，含泥量﹤2%，有机物含量﹤1%。

　　石料应质地坚硬，并符合规定级配，最大粒径不应超过40㎜，针片状颗粒含量﹤15%，含泥量﹤1%，有机物含量1%。

　　2. 配合比

　　按试验混凝土准确配料，单位水泥用量要精确，误差值应控制在1%以内。及时检查骨料的含水率，控制适宜的用水量，保持水灰比的准确性。为减少用水量，改善和易性可选用合适的外掺剂，外掺剂用量应控制在水泥用量的2%以内。

　　3.施工工艺

　　3.1混凝土的搅拌

　　混凝土拌合物每盘的搅拌时间，应根据机械性能和拌合物的和易性准确把握，最长拌合时间不得超过最短拌合时间的3倍。搅拌时间：强制式搅拌机：不掺外加剂时，不少于90s,掺外加剂时，不少于120s。自落式搅拌机：在强制式搅拌机搅拌时间的基础上增加30s。

　　3.2混凝土的运输

　　混凝土自搅拌机中卸出后，及时送到浇筑地点。在运输过程中，要放止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化及产生初凝等现象，如混凝土运到浇筑地点有离析现象，必须在浇筑前进行二次搅拌。

　　3.3混凝土的浇筑

　　混凝土浇筑前应对基层洒水湿润。浇筑过程中，振捣时间应使混凝土表面产生浮浆、无气泡、不下沉为止，做到不漏振、不过振。用平板振动器振捣是，振捣时间不宜少于15s,用插入式振捣器时，振捣时间不宜少于20s。

　　浇筑必须连续进行，一旦出现间断作业，则尽量缩短间断时间，若间断时间超过2h，就必须设置施工缝，其位置应与胀、缩缝是设计位置相吻合，并布置传力杆。

　　3.4混凝土的养护

　　当混凝土路面成活后，及时覆盖和洒水，保证混凝土板表面始终处于潮湿状态，绝不能暴晒和风干。养护天数宜为14～21天。养护期间和填缝前，禁止车辆通行，在达到设计强度40%后，方可允许行人通行。

　　3.5 混凝土的切缝

　　当混凝土强度达到设计强度的25%～30%时，要及时切缝。切缝的深度为混凝土板的1／3～1／4，不宜切得太深或太浅。

　　三、结束语

　　工程实践表明，只要采取了正确的预防措施，是可以减少水泥混凝土路面板断板发生机率的。在河南省济源市污水处理二期工程的场区混凝土路面施工中，我们即采取了以上预防措施，取得了显著效果。该工程现已竣工并投入了试运行，场区近5000㎡的水泥混凝土路面至今未发现有断板现象，可见施工措施应用是成功的。

　　混凝土开裂的原因

　　1、荷载引起的裂缝

　　混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝, 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

　　荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

　　2、温度变化引起的裂缝

　　混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

　　3、收缩引起的裂缝

　　在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

　　塑性收缩，发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

　　缩水收缩（干缩），混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

　　自生收缩，自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。

　　炭化收缩，大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

　　混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

　　4、地基础变形引起的裂缝

　　由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

　　5、钢筋锈蚀引起的裂缝

　　由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

　　要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

　　6、冻胀引起的裂缝

　　大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在-78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

　　7、施工材料质量引起的裂缝

　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

　　8、施工工艺质量引起的裂缝

　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异。

　　普通混凝土裂缝的处理方法

　　1、表面修复

　　常用的方法有压实抹平，涂抹环氧粘结剂，喷涂水泥砂浆或细石混凝土，压抹环氧胶泥，环氧树脂粘贴下班丝布，增加整体面层，钢锚栓缝合等。

　　表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。

　　2、局部修复法

　　常用的方法有充填法、预应力法,部分凿除重新浇筑混凝土等。

　　用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。

　　3、水泥压力灌浆法

　　适用于缝补宽度≥0.5mm的稳定裂缝。

　　此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2~0.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。

　　4、化学灌浆

　　可灌入缝宽≥0.05mm的裂缝。

　　5、减少结构内力

　　常用的方法有卸荷或控制荷载，设置卸荷结构，增设支点或支撑。改简支梁为连续梁等。

　　6、结构补强

　　常用的方法有增加钢筋，加厚板，外包钢筋混凝土，外包钢，粘贴钢板，预应力补强体系等。

　　因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。

　　7、改变结构方案，加强整体刚度

　　例如：框架裂缝采用增设隔板深梁法处理。

　　8、混凝土置换法

　　混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

　　9、电化学防护法

　　电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

　　10、仿生自愈合法

　　仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

　　11、其它方法

　　常用方法有拆除重做，改善结构使用条件，通过试验或分析论证不作处理等。

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