水泥混凝土早期裂縫成因及防治
早期裂縫是水泥混凝土路面的關鍵問題，早期裂縫對于道路的使用壽命和運營安全具有重要影響，需要在施工過程中進行管理和控制。下面由小編為大家分享水泥混凝土早期裂縫成因及防治，歡迎大家閱讀瀏覽。
1 水泥混凝土路面早期裂縫的成因分析
分析水泥混凝土路面的施工全過程，早期裂縫的形成主要是在水泥混凝土養護過程中產生，但其形成原因卻包含了水泥混凝土原材料質量、配比，施工和易性、振搗和養護的控制，施工中溫度的影響等，這些成因是復雜的，但從裂縫形成的機理和呈現特點來看，早期裂縫的形成主要是水泥混凝土的塑性收縮、自收縮和溫度收縮等效應形成，以下將從這三個方面剖析早期裂縫的成因特點和組成。
1.1 塑性收縮效應
塑性收縮是水泥混凝土在澆筑振搗過程中，由于水分蒸發引起混凝土表面收縮而形成的裂縫，這些裂縫的分布沒有規律性，主要呈現網狀或者斜向，與路面結構的受力特點無必然聯系。塑性裂縫在水泥混凝土澆筑過程中或多或少會產生，其形成機理是水泥在硬化過程中，水分蒸發使得水泥混凝土的化學反應受到影響，導致水泥混凝土各個材料不能完全黏結，形成了細微的裂縫。一般塑性裂縫主要發生在面層表面，因此表面的水分蒸發速度是最快的，失水效率也是最高的，因此塑性裂縫的深度一般在0～50mm之間。塑性開裂的程度與澆筑過程中氣溫、濕度和澆筑溫度等因素高度相關，氣溫越高、風速越大、濕度越低，則水分的蒸發速度越快，裂縫也更容易產生。
1.2 自收縮效應
自收縮是指水泥混凝土中的水泥在水化過程中需要消耗水分，這個水化過程使得混凝土的相對濕度變低，造成毛細孔、凝膠孔等缺少，造成膠凝料體積變小，即混凝土內部部分材料收縮，而這種自收縮作用受到周邊其他材料的限制并產生裂紋。這種自收縮完全是水泥混凝土的本身特性所致，因此一般的施工過程都需要加入緩凝劑，延緩水泥混凝土的凝結，降低水化效率，從而減少不必要的自收縮裂縫。大量研究表明：未加入緩凝劑的混凝土，在初凝開始就會進行自收縮，1d時間內自收縮值就能達到28d的50%～60%，說明了自收縮主要發生在早期。為了避免自收縮效應，需要加入一定量的緩凝劑以保證質量。
1.3 溫度收縮效應
溫度收縮是混凝土材料的一個關鍵問題。目前我國生產的水泥品種，其比表面都比較大，水泥的水化速度很快，這就使得水泥混凝土在澆筑過程中，在初凝的時間段內水泥產生水化作用大量放熱，這些熱量可以使得澆筑的路面溫度上升6～10℃，而水化放熱完成后，周圍空氣和熱交換作用使得面層的溫度降低，而面層內部的溫度尚無法進行高效率的熱交換，使得路面的表面和內部形成溫度差，這個溫度差的作用使得內部水泥混凝土約束表面的收縮，導致面層混凝土開裂。一般而言，面層厚度越大，溫度收縮效應越明顯，裂縫的數量、寬度和深度等也將越大，而水泥混凝土的水泥用量、周圍氣溫對溫度效應也有顯著影響，例如水泥用量越大，則水化效應更顯著，溫度收縮效應也越大;周圍氣溫越大、晝夜溫差越大，則溫度的收縮效應也越顯著。
2 水泥混凝土路面早期裂縫防治措施
明確了水泥混凝土的早期裂縫特點和成因后，可以針對裂縫形成的源頭建立防治措施和方法，保證水泥混凝土路面結構的施工質量。具體而言，可以從原材料控制、材料配比的控制、施工質量控制、混凝土板切縫等方面形成防治措施。
2.1 原材料控制
水泥混凝土的原材料質量是確保路面施工質量的關鍵，也是影響塑性收縮和自收縮效應的關鍵。首先，水泥材料的選擇非常關鍵，為了降低早期裂縫，應該選擇強度高、干縮性好及抗凍性能好的水泥材料，例如礦渣硅酸鹽水泥的早期強度低、水化熱又高，很容易產生早期裂縫，不宜采用。其次，混凝土骨料的級配和粒徑等也是重要影響因素，骨料應該確保無風化、含泥量低且強度足夠，骨料的粒徑應該采用連續粒徑級配，保證集料與水泥的黏結密實而不容易產生離析;最后，水泥混凝土的混合料中水的質量也需要保證，不能隨便采用江河水，需要確保用水的質量滿足混凝土澆筑要求。
2.2 材料配比的控制
原材料的配比同樣影響水泥混凝土的早期性能，這其中水泥用量和水用量是需要特別關注的配比，除溫度收縮效應外，塑性收縮和自收縮都是由于水分的蒸發或者水泥用量太多引起，因此需要控制混凝土在必要的潮濕狀態下硬化。水泥在水化過程中需要少量的水，而大部分的水是為了保證混凝土的和易性，因此需要嚴格控制配比中的單位用水量。減水劑是一種較為有效的含水量控制方法，在水泥硬化過程中加入早強劑有利于減少裂縫形成。
2.3 施工質量控制
早期裂縫的形成因素之一是水泥混凝土各種配料之間連接不緊密，為了保證不均勻的收縮，需要在振搗過程中將水泥混凝土各種混合料振搗密實，在保證密實的情況下還需要確保振搗的均勻，一般振搗不好的部位也是最容易產生早期裂縫的部位。此外，振搗過程中還需要對混合料的含水量進行控制，根據實際的振搗情況以及混合料的運輸距離、攤鋪時間等進行合理調控。另外，水泥混凝土路面壓實完成后，還需要進行必要的養護，養護也是避免早期裂縫的關鍵工序，養生的過程是要確保混凝土與周圍環境溫度差別不至于過大，同時要確保養護環境的濕度，避免早期裂縫的形成和發展，當水泥路面達到標準的抗拉強度后，可不再進行養護。
2.4 混凝土板切縫
由于水泥混凝土路面是面狀結構，在澆筑完成后溫度收縮效應是影響其質量的關鍵，即便養護完成，由于環境的晝夜溫差等作用，都可能會在路面結構中產生早期裂縫，因此應該及時進行切縫處理。混凝土板的切縫應該結合環境的變化進行調整，基本原則是確保切縫的質量，不引起路面損壞，切縫的時機是混凝土板達到基本強度后開展。
3 結論
早期裂縫是水泥混凝土路面的關鍵問題，早期裂縫對于道路的使用壽命和運營安全具有重要影響，需要在施工過程中進行管理和控制。論文探討了水泥混凝土路面早期裂縫的形成原因，剖析了塑性收縮、自收縮和溫度收縮是早期裂縫產生的三個主要原因，并探討了其內在影響機理，最后提出了處置早期裂縫的方法，應該從原材料、配比、施工管控和混凝土面板切縫等措施出發，以保證水泥混凝土路面的施工質量，降低早期裂縫的形成和發展。
參考文獻：
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