严酷地区道面混凝土裂纹分析与防治

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

早期裂纹原因分析
影响混凝土早期开裂风险的因素很多，除了混凝土自
生收缩、温度收缩、塑性收缩和干燥收缩外，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。针对机场道面
施工中出现裂缝的情况，对地区环境特点、进场材料、施工
工艺等方面进行调查分析，结合多年来在西部地区的施工
经验，认为早期裂缝的产生，与水泥的品种、用量、矿物成
分、发热量、放热速度、水灰比、外加剂、骨料的用量、热膨
胀系数、混凝土的温升、环境温度、湿度、日照、风速、养护
条件、混凝土内部的温度梯度、混凝土的变形量及其受抑
的程度等有关，归结起来主要是由施工环境、材料因素和
施工工艺三方面因素造成的。
1．1 施工环境
环境因素包括有气温、湿度、风速以及阳光辐射强度
等。沙漠、戈壁地区，阳光辐射强烈，气候特别干燥且多风，
而这些地区的道面施工时间仅有7~9月份，工期很短。白
天气温较高，可达40℃左右，经过曝晒的道面板温度可达
50～60℃ ，而晚上气温又降至l5℃ 以下，昼夜温差很大，
使混凝土经历急速的降温过程，产生较大的温度应力，容
易产生裂纹。在早晨气温较低的情况下，掀开覆盖层进行
弹线、切缝时又会使混凝土降温过快，失水过快，从而产生
大量可见裂纹、裂缝。
1．2 材料因素
这些地区机场施工使用的水泥大多为P·II 42．5或
P·O 42．5等级散装水泥，C S含量为58％-60％，C S含量
为14％-20％，C A含量约为8％～1O％，C AF含量为14％～
18％。C S、C A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。水泥颗粒较细，水泥比表面积普遍大于380 m ／kg，需
水量较大，容易产生收缩裂纹。
这些地区为保证道面混凝土的抗冻性，大多采用掺加
引气减水剂的措施。众所周知，引气剂可以显著提高混凝
土的抗冻性能，但引气剂的掺入，带来了很多矛盾：首先，
气泡引入会不可避免地造成混凝土强度损失，为了弥补强
度损失，必然加入减水剂，减少用水量，降低水灰比，势必
造成混凝土拌合物震动出浆困难，增加了做面拉毛难度；
其次，气泡的存在堵塞了毛细孔，混凝土不泌水，浆体变
黏，也给做面、拉毛增加困难，表面平均纹理深度0．8 inln
的粗糙度要求很难实现。
另外，砂石、水泥本身温度过高也是产生早期裂缝的
原因之一。沙漠戈壁地区几乎无降雨，砂石受阳光曝晒，温
度很高，手感发烫，拌入混凝土中，直接提升温度。所使用
的散装水泥，运送到现场温度均在60～90℃ ，泵送人水泥
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，使得刚铺筑的混凝土道
面板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
． 146 ．
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。
1．3 施工原因
道面表面成型施工一般采用人工摊铺、多棒振捣、条
夯整平、滚杠提浆、木抹找平、铁抹压实、表面拉毛(拉槽)
等工艺，施工环节多，衔接时间长，混凝土较长时间处在晾
晒状态。戈壁地区晴天少雨，阳光辐射强烈，空气湿度低，
经常有4-5级的干燥热风，加剧了混凝土面层的水分蒸
发，混凝土表面水的蒸发速率大于泌水的速率，水分得不
到补充，表面产生很大的湿度梯度和温度梯度。据测算，当
地的水分蒸发的速率为每小时2～2．5 kg／m ，当水分蒸发
的速率超过每小时1 kg／m 时，必须采取措施防止塑性开
裂。为满足抗滑指标要求，道面表面必须有一定厚度的
砂浆层才能拉出满足设计要求的纹理深度，如果施工措施
没跟上，混凝土表面失水变硬，形成橡皮层，做面拉毛困
难，同时产生大量塑性收缩裂缝。
另外，混凝土混合料摊铺时虚高掌握不好，布料不均
匀，挖填稀稠不均，振捣不密实，养护不及时等都会产生收
缩裂纹，切缝时机掌握不好甚至可能会产生断板。
因此，有必要针对严酷地区道面混凝土工作特点和使
用要求，研究选用合适的原材料，科学的配合比，控制关键
的施工工艺技术和措施，配制并铺筑适合当地气候特点、
强度储备高、使用功能好、寿命长的高性能混凝土道面。
2 裂纹防治技术
2．1 原材料选择质量控制
为保证这些严酷地区混凝土道面的设计使用功能，一
般设计要求混凝土抗折强度等级5．0 MPa，配制抗折强度
5．5-6 MPa；施工采用于硬性混凝土拌合物，和易性要求维
勃稠度15～30 s；耐久性要求设计寿命30~40年，抗冻等级
F200或F300；粗糙度要求表面平均纹理深度0．8 mrfl，平
整度要求三米直尺检验平均值不大于3 nlin。道面的设计
使用功能对材料质量提出了更高的要求。
(1)水泥：一般选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、道
路硅酸盐水泥。要减小水泥的水化热，必须降低熟料中的
C s和C A含量，相应提高c s和C AF的含量。尽量避
免使用早强型(R型)水泥，水泥颗粒不宜太细，水泥的比
表面积350 m ／左右，C，A含量不宜大于5％。应优先选
用道路硅酸盐水泥，道路水泥的C S、C，A含量相对较少，
水化放热量相对较小，而对后期强度有帮助的c s、C AF
含量较多。水泥强度等级宜选用42．5或52．5(最好选用
42．5等级，因52．5等级水泥容易产生假凝现象)，水泥的
28 d抗折强度宜在8．5 MPa以上，水泥抗折强度低直接影
响混凝土的配制抗折强度。
(2)砂子：应选用级配好、洁净、坚硬的中、粗河砂。砂
中不得混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物，泥
块含量必须小于1％，有害杂质含量必须符合规范要求，
细度模数宜在2．6-3．2之间。砂子级配不良则其黏聚性、
保水性都不好，容易出现离析和泌水，做面、拉毛困难。砂