水泥混凝土路面塑性收缩裂缝的分析及防治措施

热天施工的水泥混凝土路面，在没有采取任何养护措施前，即在混凝土终凝前，处于泌水或泌水之后，一种较为松软的塑性状态，其表面会出现不规则的微观裂纹，称为塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝以单条或多条裂纹的形式成片分布在多块板的表面，其分布无一定的规律。

一、塑性收缩裂缝的成因及性质

1.塑性收缩裂缝的成因

研究发现，新铺设的混凝土路面，包括大型结构或构件裸露表面，可能会出现塑性收缩裂缝，这是由于：

（1）外界环境

相对湿度低。在相对湿度较大的环境中，除非混凝土配合比严重不匹配，否则一般不会出现塑性收缩裂缝。因此，塑性收缩裂缝问题在长江以南各省大多不会发生，但在河北省春秋两季较为严重。

风力较强。由于风力作用，会较大增加新铺设的混凝土路面材料的表面水分蒸发速度，增加塑性收缩开裂的可能性，并使混凝土温度下降，出现温缩现象。

气温较高。夏季高气温可达35至40℃，新拌混凝土表面的最高温度可达到52℃。

（2）材料因素

混凝土温度高。搅拌水泥时，由于温度过高，水化产生大量热量。

混凝土配合比不合理。单位体积用水量偏高，水泥掺入过量等因素导致新拌的混凝土粘聚性和保水性较差。

原料选择不当。水泥的干缩较大、集料的含泥量较高、粗集料粒型较差、净浆量或砂浆量过多等。

（3）施工操作不当

由于振捣、抹面等施工不当，也会引起混凝土的塑性收缩裂缝。

手工抹面时，如果侧面受力太大，或者没有进行第2次抹面，就有可能出现抹面塑性开裂。

滑模摊铺时，由于振动器的放置位置太低，容易产生泥沟。在振动器的作用下，将出现纵向塑性收缩开裂。

在摊铺过程中，出现了欠振、漏振现象，没有及时清除有害的裂缝；振动过度，砂浆层厚度太大，水分含量太高，导致砂浆发生塑性收缩，产生裂缝。

2.塑性收缩裂缝的性质

塑性收缩裂缝的本质是由于混凝土处于软塑状态时，其表面水分散失和干燥，同时水泥水化产生干燥、温度、化学收缩等多种因素的综合作用，从而产生温缩现象。

实验证明，初始塑性收缩裂缝产生的时段很短，在强烈太阳辐照的情况下，大约在混凝土拌合后的45分钟至1小时30分钟。在这段时间里，水泥的水化刚刚开始，混凝土中的大部分水份处在自由水和溶液水状态，泌水就是自由水沿着孔隙或毛细管流失的现象。新拌混凝土表面蒸发率比水面的蒸发率大。这时，水是水，水泥颗粒仍是颗粒，混凝土没有达到应有的连续性，一般意义上的温缩和化学减缩还来不及产生。另外，塑性混凝土不具备硬化后抗拉裂强度，此时的抗裂能力主要取决于新拌混凝土的粘聚性，这种抵抗变形开裂能力是很弱很有限的。对未初凝的新拌混凝土，由于其缺乏结构和材料硬化后的连续性，主要是失水干缩，所以应主要考虑它的蒸发速率，来有效控制塑性收缩裂缝。

二、水泥混凝土路面塑性收缩开裂的危害

面板在小范围内产生塑性收缩裂纹，也能影响水泥面板的整体性。表面完整性的弱化会导致增加路面的渗水性，提高了土壤盐渍化的可能性，降低路面的抗磨损性、耐疲劳性，抗滑构造较易磨损。

由于应力集中在表面裂缝中，裂缝向下延伸并在荷载作用下伸长。砂石等渗入表面裂缝，增加了板面断裂的可能性。

塑性收缩裂缝会降低水泥混凝土路面的抗冻性，冬季表面裂缝中的积水结冰后会像楔子一样，向下扩大路面裂缝或挤碎两侧的材料。

塑性收缩裂缝的两侧会产生空角，此处在若干年车辆荷载的作用下将会发生开裂、破碎，成为面板被破坏的始点。

由塑性收缩裂缝带来的破坏只有在数年后才会显现出来，并逐渐扩展。它不影响水泥混凝土路面初期的使用，但会影响到路面几年后的使用和路面的服务品质，将缩短维修期限，增加养护费用，降低路面的使用寿命和耐久性。

三、预防措施

1.混凝土原材料

对混凝土原料中的泥土含量进行严格的控制，试验结果显示，土对塑性收缩裂缝的影响很大，必须严格控制。根据标准，粗集料含泥量低于 1%，砂含泥量低于 3%。

水泥品种对混凝土塑性收缩裂缝的影响是由水泥的细度决定的，使用较粗水泥或减少其用量，则有利于预防塑性收缩裂缝。

随着水灰比和单位体积用水量的增加，使得混凝土塑性初裂蒸发速率和总蒸发速率降低，对其塑性收缩裂缝起到了很好的抑制作用。所以，在蒸发速率较高的环境下进行施工时，在保证强度、耐久性能的情况下，应加大水灰比，避免出现塑性收缩裂缝。

2.施工因素

在施工过程中，要尽量控制好新拌混凝土的坍落度、振动粘度，使表面的砂浆尽量均匀。

在混凝土路面施工过程中，要尽早进行养护。研究发现，长期未养护的混凝土，在多云天气下，水分散失很小时，同样会出现塑性收缩开裂。

在滑模混凝土施工过程中，要注意对抹平板的受力进行适当的调节，以避免由于刮擦而产生纵向裂缝。

3.施工环境

日光照射对水泥混凝土路面的塑性收缩开裂具有显著影响。研究发现，当多云天气时，其蒸发速率会急剧下降，这意味着遮阳对降低新拌混凝土的水分蒸发具有一定的作用。

夏季施工时，日照强度大，温度在30℃以上时，应避免11时至15时塑性收缩最大、最不利时间段。

相对湿度对混凝土塑性收缩开裂的影响显著。实验结果显示，随着相对湿度的降低，初始裂纹有所提高。

风速对塑性收缩裂缝有很大的影响。高等级公路由于通道多、路基高度较大，实测表明路面上的风速比地面风速约大40%。特别是海边和风口道路，有必要遮挡施工。（刘月金）

审核专家：戴忠华