新建水泥混凝土路面断板的原因分析

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摘要：针对水泥混凝土路面在施工养护过程中发生的断板现象，介绍夏季混凝土施工中发生破坏的原因，以及防治方法，降低断板率，防止类似现象的发生。

关键词：混凝土路面、断板、产生过程、防治

1引言

断板是水泥混凝土路面主要的病害之一，施工期间发生的断板直接影响到水泥混凝土路面的使用年限，夏季施工断板现象多发。水泥混凝土路面在夏季施工应根据气候炎热的特点，采取必要的施工技术措施进行防范。笔者在一次夏季施工中遇到断板和连续断板的现象，很有特殊性和典型性。故对断板产生的原因进行分析，提出应注意的问题，防止类似现象再次发生。

2断板产生的过程

2.1施工时间及气候条件

施工时间为2010年7月24日上午6:00-12:00；

气候条件：晴，最高气温35℃，东南风：4-5级。

2.2断板的产生

上午从6点开始，至中午12点，该段工地仍在施工水泥混凝土路面。在已处于高温及烈日暴晒的情况下，为防止太阳直接曝晒于板块表面。施工人员用遮雨棚挡住一部分混凝土板，同时用一部分黑色编织布及塑料布进行遮盖，在中午阳光的直射下，塑料布下混凝土在气温及水化热的双重作用下，温度上升很快，并且很快达到65℃左右。施工人员在发现温度过高时，又在13：30左右时将混凝土表面的塑料布及编织布揭去。当天下午就发现了一块混凝土板出现横向裂缝。由于没有根据混凝板的实际情况及时进行切缝，因此在7月25日上午例行检查时，发现出现连续断板，共计断板10块，大多数为横向断板，并贯通整块面板。

3原因分析

3.1夏季施工没有采取必要措施避开高温阶段

GBJ97-87《水泥混凝土路面施工及验收规范》第4.8.4条（四）规定：气温过高时应避开中午施工，可在夜间进行。并在第4.8.3条规定，“当混凝土拌合物温度在30-35℃时，混凝土板的施工应按夏季施工规定进行。”查当天施工最高温度35℃度，晴天，日照充足，中午11:30-14:30时是气温进入最高温度阶段的时间，此时还在施工，温度对水泥混凝土路面的影响是可想而知的。另外，本段曾在6月13日上午施工一段的试验路。在上午11时停机，到下午2点钟时，其混凝土表面已产生纵向、横向裂缝等大小不等的不规则裂缝和断板，当时分析就已经指出夏季施工应避开中午高温时间，防止产生裂缝或断板，7月24日的断板再次证明这一规律。

3.2干缩裂缝

在水泥混凝土中，水是以化学结合水、层间水、物理吸附水以及毛细水等状态存在着，当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥混凝土本体就会干缩。但这是自由收缩，还不会导致裂缝的发生。惟有收缩受到限制而发生收缩应力时，才容易产生干燥收缩裂缝，水泥浆干缩的内部限制主要是混凝土中骨料对水泥浆的限制。在普通水泥混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态。干缩裂缝一般为表面或不规则断板。因此混凝土面板在浇筑完成后，应尽快采取措施避免日光曝晒，使其表面减少蒸发量，防止混凝土面板表面迅速失水。

本段混凝土在中午浇筑后，为防止阳光暴晒，虽然一部分采用遮阴棚，一部分采用了黑色塑料编织布覆盖，但在高温时揭走覆盖物而产生的表面迅速失水，就造成了水泥混凝土的表面蒸发的不均匀。水泥混凝土表面的迅速失水以及失水的速率不同，是该段产生干缩裂缝的一个重要因素。

3.3冷缩裂缝

水泥混凝土具有热胀冷缩性能。水泥在混凝土硬化过程中释放大量热能，致使温度上升，在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每m膨胀0.01mm。这种温度变形对大面积板块极为不利。

有资料表明，水泥水化过程中的放热速度是变化的，初始较慢，25min后增温，大约在终凝后12h的水化热温度可达80-90℃，使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩，致使混凝土路面内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力。当外部混凝土的受拉应力超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块就产生裂缝后横向断裂。

当板温均匀下降时，其温度差引起的应力可用下式计算：

板中：σx=ErαΔTP/(1-μc)

板边：σx= -ErαΔTP

式中：α― 混凝土的线膨胀系数，一般为1×10-5

p ― 因温度应力作用时间长，考虑徐变影响的应力松弛系数，一般取2/3；

ΔT― 温度差；

μc ― 混凝土各龄期的泊松比，设为0.15;

Er― 混凝土各龄期的弹性模量（MPa）。

本段混凝土在施工完成后加塑料布覆盖，由于气温高再加上水化热的作用，混凝土表面温度以达到65-75℃，而施工人员在这种情况下把塑料布揭去人为造成混凝土表面温差，查当时最高气温为35℃，以65℃来计算，其温差为35-65=-30℃，根据公式，查有关资料：

在Er=2.5×104Mpa；ΔT=-30℃时，则板中的温度应力为：

σx=2.5×104×1×10-5×(-30) ×2/3/(1-0.15)=-5.88MPa

一般混凝土抗弯拉强度仅为抗压强度的1/8-1/7，即为4.38-5.0Mpa，本段水泥混凝土设计抗弯拉强度为5.0Mpa，可见气温骤降30℃的温度应力在短时间内超过混凝土的设计抗弯拉强度，板块的横向裂缝已不可避免。

3.4切缝不及时

该水泥混凝土路面施工没有采用真空吸水工艺，再加上夏季施工外加剂中掺有缓凝剂。正常是在下午开始施工，当板面成活后，在当时温度条件下一般都要在16-18小时才可以切缝，而该段混凝土路面在施工过程中由于在上午施工，经过中午烈日高温影响，再加上人为覆盖增温，因此混凝土板强度形成较快，施工人员应注意观察，一旦强度允许，及时切缝。

3.5施工人员经验不足，遇到问题处理不当

笔者认为，在当时已用塑料布覆盖的情况下，如果不揭去覆盖，让混凝土在高温情况下继续保持湿润，那么塑料布就会保证混凝土表面不至于迅速的大量失去水分，也不会产生较大的温差导致断板。

4水泥混凝土路面断板的防治处理方法

4.1夏季施工，必须避开高温时间，这是防止裂缝和断板的最有效的方法。在这段问题出现之后，后面的工程都采用了午后3-4点开始施工，一直施工到深夜的时间段，再加上其他措施得当，施工了3万多平方米的混凝土路面目前尚未发现一块断板 。

4.2对已完成的混凝土板面，应注意防止表面失水太快，形成干缩裂缝，一般采用喷洒养护剂及遮雨棚防止曝晒的形式来避免。

4.3防止冷收缩，要根据不同情况，特别在施工中突然遇到下雨的情况，应及时对已形成强度的混凝土板加快切缝进度，减少冷收缩裂缝的产生。更不要人为的造成温差，要做好保温保湿工作。

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