预拌混凝土路面质量病害浅析

姜连甲，殷继伟，马永胜

（1. 哈尔滨精典新型干混建材科技有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070；2. 哈尔滨佳连混凝土技术开发有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070）

0 引言

路面混凝土出现质量病害时，往往与混凝土自身的因素、施工方法不当、设计不合理、基层质量差等密切相关。所以作为预拌混凝土企业，应对整个现场施工工艺、基层的质量、混凝土浇筑方式，以及浇筑的气温，做到尽可能地了解。同时混凝土企业有义务将混凝土的性能以文件的形式，对客户进行技术交底。让客户尽可能地了解混凝土的性能，调整施工工艺。本文主要阐述道路面层混凝土常见的质量病害，以及预防混凝土出现病害的措施。

1 混凝土裂缝

1.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝主要体现为表面不规则开裂，裂缝出现在混凝土初凝后至终凝前，主要是由于混凝土早期的失水速度过快。当混凝土表面失水的速率大于混凝土由内向外泌水的速率时，混凝土将受到失水所带来的拉应力，初期混凝土抗裂性能差，抵抗不住拉应力时，混凝土就会出现开裂。所以为防止塑性收缩裂缝，应首先考虑混凝土失水的因素。

1.2 干燥收缩裂缝、自收缩裂缝

干燥收缩裂缝主要来自混凝土凝结硬化后内部水分的损失，在混凝土受约束下产生了拉应力，而混凝土的自收缩除了失水带来的收缩外，还有混凝土凝结硬化后的体积变形。裂缝多出现在路面垂直于交通方向，也就是常说的横向裂缝。

1.3 水泥对混凝土裂缝的影响

水泥应选取标准稠度用水量适当的水泥，水泥标准稠度用水量越高，混凝土越粘稠，混凝土的泌水率越低，失水速度越快。JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》中规定，重度交通荷载，水泥的标准稠度用水量≤28%，中、轻度荷载，水泥的标准稠度用水量≤ 30%。

在除水泥外其他原材料相同、配合比相同、施工工艺、环境温湿度、大致相同的情况下，进行对比试验，从中选取不同标准稠度用水量的水泥进行对比试验。表1 中为其中 20 个试验段中的 6 个试验数据比对。发现当水泥的标准稠度用水量为 27%～28% 时，混凝土早期失水收缩裂缝出现较少；当标准稠度用水量达到 29%以上时，混凝土早期失水速度变快，对混凝土的养护要求较高；当水泥标准稠度用水量低于 28% 时，混凝土容易出现泌水的现象。

表 1 水泥标稠用水量对混凝土的影响

水泥的比表面积是影响道路混凝土开裂的重要因素之一，水泥比表面积越大，水泥与水接触面越多，水化速度越快，这样就加快了混凝土的失水速度与自身收缩。当水泥比表面积过低时，混凝土的保水性较差，容易出现泌水的现象。通过多组工程对比，发现当水泥比表面积为 350～380m2/kg 时比较适宜。

所以从防止裂缝的角度，路面工程中应考虑选取标准稠度用水量适中、比表面积适中、体积安定性合格、碱含量低、脆性系数高的水泥，同时水泥的温度不宜超过 60℃。

图 1 为工程中，因水泥比表面积过大，造成的混凝土开裂。

图 2 为由水泥温度过高引起的混凝土开裂。首先，水泥温度过高时，水泥中的石膏脱水成无水石膏，导致混凝土假凝、急凝，造成的混凝土收缩裂缝。其次，水泥温度过高使混凝土产生了温度应力，而造成温度应力裂缝。

图 1 水泥比表面积过大引起的混凝土裂缝

图 2 水泥温度过高引起的混凝土裂缝

1.4 骨料对混凝土裂缝的影响

骨料的含泥量超标会降低水泥浆体与骨料胶结界面的强度，降低混凝土的抗拉强度，同时过高的含泥量也会加大混凝土的自身收缩。

细骨料细度模数直接影响混凝土的干缩。路面工程砂的细度模数宜选取 2.0～3.7 之间。试验表明当砂的细度模数小于 2.0 时，混凝土开裂的几率大大增加。

粗骨料在混凝土中属于体积稳定结构，对于混凝土收缩起到一定的约束作用，所以要尽量选取级配合理的骨料，当骨料用量越高时，混凝土的结构越稳定。

同时要注意骨料的吸水率，若骨料吸水率大时，会增加混凝土的拌合用水量，用水量越大混凝土的收缩越大。

1.5 配合比设计不合理

1.5.1 砂率不合理

混凝土结构中，粗骨料对于体积稳定性以及开裂是有益的。混凝土砂率越大，其抗拉强度越低，混凝土的抗裂性能越差。随着砂率的不断提高，在满足正常拌合物性能情况下，混凝土的水胶比可能也随之提高，混凝土的干燥收缩也就越大。

所以在路面混凝土配合比设计时，应尽量控制好砂率，降低水胶比。

1.5.2 水泥用量偏大

水泥是混凝土中自收缩的主要材料，随着单方混凝土水泥用量的增加，混凝土的自收缩也就提高。在保证混凝土强度的前提下应尽量降低混凝土的水泥用量。

1.5.3 水胶比偏大

混凝土中的拌合水，绝大部分用于调整混凝土的工作性。当混凝土内部的水分蒸发后，混凝土产生干燥收缩，容易出现干燥收缩裂缝。

1.6 基层对混凝土裂缝的影响

常见的基层有：水泥稳定碎石基层、二灰石稳定基层、混凝土基层、土质基层等。基层吸水性大时，会吸收混凝土拌合物底部的水分，造成混凝土失水速度过快，引起裂缝。所以在混凝土浇筑前，基层材料应保证湿润且没有积水。

基层平整度不够，高低不平的基层导致混凝土面层的厚度不同，薄弱的混凝土面层在混凝土收缩时，容易出现断板。

基层松散不实或调整基层标高的材料为松散材料，混凝土浇筑后会因基层不实导致的混凝土不均匀沉降裂缝。基层压实度应达到 95% 以上。

预拌混凝土企业在浇筑混凝土前应与客户沟通，了解基层的情况，并向客户提出建议分析利弊，同时保留影像资料，因为混凝土出现问题，其原因往往并不是混凝土的原因，而是基层出现了问题。

图 3 为某工程土质基层，图 4 为该工程由于基层的质量问题，导致混凝土面层出现的开裂。首先是由于基层吸水性大，造成混凝土失水产生收缩裂缝；其次是由于基层没有夯实，平整度差，混凝土面层因基层的密实度差出现了沉降收缩裂缝。

图 3 某工程土质基层

图 4 由于基层问题导致的混凝土裂缝

1.7 施工工艺对混凝土裂缝的影响

1.7.1 混凝土二次倒运摊铺不均匀

混凝土二次倒运及摊铺不均匀，会改变混凝土的浆骨比，使得部分混凝土浆体过于集中，而部分混凝土浆体较少。收缩应力不一致使混凝土易出现开裂。

1.7.2 混凝土养护不当

常见的道路面层混凝土多数为素混凝土，不同于钢筋混凝土的是，路面混凝土的早期抗裂性能较差。因此混凝土早期的养护工作极为重要。

混凝土养护应趁早，应在平整修饰面层后，以拌合物表层不沾手为准，将混凝土进行覆盖，一般采用塑料布、草帘、土工布等，保证混凝土的水分不丢失。且在硬化后应继续洒水养护。应根据平均气温的不同，调整混凝土的养护时间。

预拌混凝土企业，有义务向客户说明混凝土的凝结时间以及养护时间，建议养护方法。

1.7.3 切缝对混凝土裂缝的影响

混凝土的收缩以及裂缝不可避免，但可以控制。混凝土切缝的作用，主要体现在预防混凝土断板上。将混凝土切去 1/3 左右，为了人工制造混凝土薄弱处，在混凝土受到收缩应力时让混凝裂缝在切缝的位置裂开，这样既方便了集中处理裂缝，也让混凝土更加美观。

混凝土的切缝时间既不能过早也不能过晚，切缝时间过早，边缘混凝土会出现崩落的现象；切缝时间晚，混凝土的收缩应力得不到释放，则混凝土已经出现裂缝，切缝的作用得不到体现。

混凝土切缝的深度不能太深，也不能太浅。切缝深度太深，混凝土的收缩应力传达不过去，切缝失去作用；切缝太浅，混凝土的薄弱环节又不够明显。图 5 和图 6 是混凝土切缝问题引起的裂缝。由图 5 可以看到，在切缝的部位混凝土出现了收缩裂缝，由图 6 可以看到，当混凝土未及时切缝时，混凝土出现了收缩裂缝。

图 5 切缝处产生裂缝

图 6 未及时切缝引起的裂缝

1.8 天气对混凝土裂缝的影响

混凝土会随着温度的变化而变化，也就是常说的热胀冷缩，所以要设置胀缝来释放混凝土膨胀的应力。同时设置缩缝，也就是切缝来释放收缩的应力。

在大风天气下混凝土表面失水速度变快，混凝土表面水分在很短的时间内被抽干。有时甚至来不及抹面、压光。这时应该采取漫水养护，且表面不得有积水。

图 7 为 5 级风力下，未采取正确的养护措施，导致混凝土早期失水过快形成的裂缝。

在昼夜温差大的时候，混凝土随着热胀冷缩的应力交替，容易出现温差开裂。这时应该将混凝土进行保温养护，避免出现温差裂缝。

图 7 养护不当引起的混凝土裂缝

1.9 检查井附近混凝土开裂

检查井是金属材料，在受温度影响下热胀冷缩，且与混凝土收缩应力不一致，导致出现应力裂缝。检查井附近胀缝间隔设置不宜过长，并在检查井处设置缩缝。

图 8 为检查井附近的混凝土，由于受到不同应力拉扯，出现的应力裂缝。

图 8 检查井附近开裂

2 糖芯混凝土

2.1 糖芯混凝土现象

糖芯混凝土指的是混凝土浇筑完成后，受大风的影响或者太阳高温暴晒导致混凝土表面产生一层硬壳，并且伴随着不规则的裂缝。而此时混凝土并未达到它的凝结时间，所以用力按下去或者用脚去踩，像踩在胶皮上的感觉。将表面硬壳铲除，内部混凝土仍然属于塑性状态。

这是由于混凝土表面急剧失水，导致混凝土出现的一种假凝现象。不但会造成混凝土开裂，而且混凝土的表面强度会降低。

2.2 预防措施

2.2.1 做好混凝土保湿工作

高温天气、大风天气浇筑混凝土应用塑料薄膜进行覆盖，避免出现失水过快的现象。

图 9 是在太阳暴晒下，混凝土表面剧烈失水，形成的硬壳且伴有裂缝。

2.2.2 泵送剂的选用

根据多个工程实例的比对，减水剂的选用对形成糖芯混凝土的影响很大。

首先当使用粉态萘系减水剂时，要比液态的减水剂更容易出现糖芯混凝土的现象。

其次当泵送剂中使用部分羟基羧酸盐作为缓凝剂时，要比其他盐类缓凝剂更容易出现糖芯混凝土的现象。例如白糖、葡萄糖酸钠、麦芽糊精，作为混凝土泵送剂缓凝剂时，极容易出现这种硬壳糖芯的现象。建议

使用磷酸盐，如三聚磷酸钠、六偏磷酸纳，出现糖芯硬壳的现象较少。

图 9 混凝土暴晒失水产生的裂缝

2.2.3 适当的降粘

当混凝土的粘度过大时，混凝土水分由内向外泌水的过程变得更加困难。若现场养护条件不理想时，混凝土更容易出现硬壳糖芯的现象（图 10）。

图 1 0 混凝土硬壳糖心现象

3 起皮、起砂、起灰

3.1 起皮、起砂概念

混凝土表面起皮、起砂指的是混凝土凝结硬化后，表面水泥浆体剥落，砂石骨料裸露在外部。这种现象直接降低了混凝土的耐磨性。

3.2 原因分析

3.2.1 养护不当

由于洒水养护不得当，或被雨水冲刷，造成混凝土表面有明水堆积，增大了表面混凝土的水胶比，当混凝土硬化后，水泥浆体胶结能力变差，出现起皮剥落现象。

图 11 为混凝土浇筑后被雨水冲刷，混凝土的水泥浆体被冲走，出现的起砂现象。

3.2.2 混凝土泌水

混凝土水胶比过大、砂率过低、外加剂掺量过高，导致混凝土出现泌水现象，也是起皮、起砂的原因之一。 图 12 为混凝土严重泌水，造成混凝土的起皮现象。

3.2.3 混凝土受冻

混凝土表面受冻之后，由于水变成冰导致体积膨胀。混凝土形成许多裂缝，虽然正温之后部分混凝土内部的冰转化成水。但混凝土的强度损失以及结构破坏则不可逆，混凝土表面常常因为冻害之后与内部剥离。图13 为混凝土受冻后表面出现的剥落现象。

3.2.4 粉煤灰掺量过高

在道路混凝土配合比设计时，应尽量减少粉煤灰的掺量，或不掺加粉煤灰。尤其是细度较粗的粉煤灰。当混凝土出现泌水，或施工中出现过振的现象，粉煤灰比水泥轻，会上浮到混凝土的表面，造成了混凝土表面强度偏低，出现起灰现象。

图 1 1 混凝土被雨水冲刷后起砂

图 1 2 混凝土泌水引起的起皮现象

图 1 3 混凝土受冻后表面剥落

4 结论

为保证工程质量，预拌混凝土企业不但要严把原材料的质量，更要应对不同的客户，采取相应的配合比设计。不能使用“万能配合比”。同时应将混凝土性能告知给客户，如混凝土的凝结时间，配合比及原材料性能。并在满足施工的前提下建议客户降低混凝土的坍落度。如遇特殊天气应与客户做技术交底，建议客户采用何种养护方法，以避免出现混凝土质量病害。

在市场竞争愈演愈烈的情况下，预拌混凝土企业想要生存，混凝土的质量是前提，同时优质的服务也必不可少，广大砼仁们要做好准备工作，不要做“马后炮”事后扯皮。