09年公路监理工程师工程系列考试辅导-新建的水泥混凝土路面产生连续断板的原因

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一旦超过混凝土当时的极限抗拉程度时，板块就产生裂缝后横向断裂。此外，从最高温度降温，由于受到已有基层或已硬化混凝土的约束力，在温度下降时，就不能自由收缩，就要产生裂缝，这种裂缝大多是贯通路面的。
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。
2.4．切缝不及时
由于高温季节施工，又是在覆盖升温的情况下，应加强观察提前进行切缝，使混凝土内部的拉应力释放在切缝端。
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，作为施工人员，应当随时注意观察，一旦强度允许，及时切缝。
2.5．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，如果不是揭去覆盖物而是既然已使用就暂时不动，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的失去水分，同时也不会产生较大的温差。施工人员应加强观察，在高温高湿情况下混凝土强度上升很快，及时切缝，这样就可以减少断板，甚至不断板。
3．综上所述，该段混凝土产生连续断板的因素是多方面的，而且是相互作用的。因此，通过这次问题的出现，给了我们以下的启示：
3.1.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。
3.2．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，一般都是采用喷洒养护剂及遮雨棚防止曝晒的形式来避免。
3.3．防止冷收缩，特别在施工中突然遇到雷阵雨气候的情况，应及时采取措施，对已形成强度的混凝土板应加快切缝进度，减少冷收缩裂缝的产生（这也是GBJ97-87规范附录三中规定的）。更不要人为的造成温差，要做好保温保湿工作。
3.4．要根据不同情况，及时作好混凝土板面切缝工艺，并保证一定的切缝深度，使切缝部位足以释放混凝土板内部产生的拉应力，不至于产生断板现象。

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