HEC混凝土在生产桥引道的裂缝成因及预防

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摘 要：本文论述了hec 混凝土（High Strength and Water Stability Earth Consolidator）在南水北调中线温博段生产桥引道路面应用，此类路面断板开裂的形式、产生的原因和应采取的预防措施。

关键词：HEC 混凝土路面；断板；开裂；预防措施

一、工程概述

南水北调中线温博段全长28km，跨渠桥梁超过25座，其中生产桥超过10座。生产桥引道标准为公路三级，路面为20cmHEC混凝土，路基为15cm级配碎石和15cm厚水泥稳定级配碎石。

二、HEC 混凝土技术优点

HEC 全名为高强高耐水土体固结剂，是一种无机水硬性胶凝材料。HEC 混凝土具有以下性能。

1.强度高

作为主要指标的抗折强度早期强度高、后期强度稳定发展，在抗压强度相同的情况下，抗折强度明显高于普通水泥混凝土。

2.水稳定性好

HEC 材料的另一良好技术性能就是水稳定性好，将其用于水稳层可避免基础受水侵蚀破坏而引起面板破坏。对于本段桥梁施工要集中每年夏季多雨期较为适用。

3.施工工艺简单

现浇HEC 混凝土路面施工工艺与普通水泥混凝土路面施工工艺相同，普通施工队伍均可施工。其不同之处在于，HEC 混凝土路面切缝时间早于水泥混凝土，且养生时间为7～10 天，比普通水泥混凝土养生时间短。

4.通车时间早

HEC 混凝土路面施工完毕养护7 天即可开放交通（在实际施工中夏季第二天后即可有限制的通行），对于施工区域位于人口密集的河南北部地区，保持当地村民的频繁通行很重要。

5.耐久性好

HEC 混凝土路面的刚度大、整体性强，能有效抵抗车辆荷载施加于路面的垂直力、水平力、冲击力；强度高，承载荷载和应力扩散能力强；水稳定性好。基于以上特点，HEC混凝土路面耐久性很好，且维护费用低。能满足乡村道路薄路面无维修但时常运行重型车辆的现象。

三、HEC 混凝土路面断板及开裂的形式

1.断板

（1）早期断板。主要发生在HEC 混凝土路面浇筑成型初期，其特点是断裂形式及规律性明显，裂缝横向间距4～6m 不等。

（2）使用过程中的断板。当路基出现沉降或运行实际荷载大于设计荷载时，极可能发生断板，此时断板的规律性不如早期明显，但路面混凝土断裂的同时，多伴有基层开裂。

2.路基不均匀下沉产生的断板或开裂

主要存在于桥梁箱涵及桥台背位置填土高且不易夯实部位。

3.混凝土自身应力引起的裂缝

由于HEC混凝土早强特点前期强度上升快，切缝不及时特容易出现混凝土由于面积大内部应力作用造成裂缝。

4.收缩裂缝

收缩裂缝的主要表现形式为不规则短小裂缝，其深度一般未至板底，但可能在混凝土内部的裂缝长度大于表面可见裂缝的长度，且局部断续的裂缝在运营的过程中，还有进一步延伸及贯通的可能。

5.HEC 混凝土板纵向裂缝

HEC 路面混凝土板强度未达到设计通车强度便开放交通时，一般易形成沿轮迹方向的平行裂缝。

四、HEC 混凝土路面断板及开裂的原因

将HEC 混凝土路面板的断板、开裂形式及规律性与现场施工结合起来分析，产生这些现象的原因可能有以下几个方面：

1、气候影响

HEC 高强高耐水混凝土路面与普通水泥混凝土路面相比具有以下特点：作为主要指标的抗折强度早期强度高、后期强度稳定发展。即意味着其早期水化热较一般混凝土要大。另一方面，路面混凝土相对于结构混凝土的蒸发表面积要成倍增大，从而使其受气候的影响，表面温度变形也大得多。

夏季高温条件下HEC 混凝土路面会产生以下两方面的负面影响：① 高温照射下的HEC 混凝土使得混凝土入模温度过高，从而加剧了已浇筑HEC 混凝土早期热量的增加，进而影响HEC 混凝土内部应力应变的平衡，形成裂缝。② 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。

2.原材料因素

（1）配合比选用不当。作为路面混凝土，其配合比的选用，尤其是砂率的选择、水灰比的确定等都直接影响HEC混凝土的性能。根据不同的施工工艺和施工机械，应综合考虑上述参数的选择，并以成型后表层砂浆层的厚度，适当调整配合比的组成，防止因砂浆层过厚及混凝土拌制不均匀形成的收缩不均。

（2）由于当地材料的限制，集料级配不良。不良的集料级配将可能造成混凝土的离析，粗、细集料积聚，形成强度和变形的薄弱区域。

3.施工工艺及施工安排造成的HEC 混凝土面板断板、开裂，就施工工艺而言，HEC 混凝土路面板形成断板、开裂的原因主要有4 种：（1）混凝土拌制不均匀，造成混凝土拌和物粗、细集料聚集，混凝土凝结硬化过程中产生应力集中的部位发生断板；（2）混凝土振捣不均匀，尤其是生产桥引道，思想上认为乡村道路要求低，人工浇筑振捣施工工艺，受人的主观意识的影响，振捣不认真现象难以避免，造成混凝土密实性不均，极易形成区域性开裂；（3）为便于人工收面，提浆过厚，使得路面混凝土表层稀浆厚度过大，造成表面干缩裂缝；（4）早期养护不及时或养护方式不当，不能及时补充或阻止水分的蒸发，极易造成HEC 混凝土表面开裂。

施工过程中的工艺衔接控制不当时，对HEC 混凝土路面板的断板、开裂有5 个方面的影响：（1）如果施工作业过程不连续，则易形成施工冷缝。（2）如果切缝不及时，或切缝深度过深过浅，是形成早期横向断板的主要原因。（3）不良地质条件地段，路基沉降未稳定之前，过早浇筑混凝土路面，将极易产生路面板的断板、开裂。（4）过早开放交通，将造成路面板的纵向开裂。

五、HEC 混凝土路面开裂与断板的预防

1、选择合适的骨料，在骨料难以满足的情况下合理调整和优化混凝土配合比，直到满足混凝土是要求为止。

2、合理选择施工工艺

（1）为避免不良地质影响，在引道箱涵桥台背附近加强夯实工作，在水稳层做完后上部覆盖20cm土保护后预沉3个月后再施工HEC混凝土面层

（2）鉴于HEC混凝土路面抗折强度早期强度高、后期强度发展稳定，即其早期水化热较一般混凝土要大的特点，HEC 混凝土路面的养护工作，尤其是其早期养护工作需特别加强。其早期养护采用下盖土工布，上覆盖彩条布保水，前期洒水密集，保证混凝土面随时保持湿润。

（3）混凝土浇筑及拌合设备必须充足并有一定富余；并且浇筑时尽可能选择前夜浇筑后夜收面，天热之前覆盖保湿；加强工人质量意识建百年建筑物。

（4）施工完成及时切缝，切缝时切那段掀开那段局部的覆盖保湿材料，保证混凝土湿润保证切缝及时，这个度必须把握好，同时要达到设计切缝深度。

六、结束语

HEC 混凝土路面一般应用于高级路面，有其使用的优越性，应用在乡村桥上有高配低用之感，但若因此放松施工过程，很可能造成还不如普通混凝土的效果，因此必须加强施工前期引道回填质量和后期HEC混凝土施工的工艺过程监控。