道路混凝土塑性收缩开裂影响因素研究

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1、道路混凝土塑性收缩开裂影响因素研究　　摘要：道路混凝土开裂后会降低其使用性能，增加维修费用，只有正确判断和分析道路混凝土塑性收缩开裂的影响因素是有效地控制和减少裂缝产生的最有效的途径。关键词：道路混凝土；材料组成；析水率；蒸发率；施工工艺中图分类号：TU375文献标识码：A道路混凝土在使用过程中会产生塑性收缩开裂，这种性质的改变源于多种原因。整体来讲主要包括两个方面：一是混凝土自身，即内在因素，主要由混凝土材料组成的影响；另一个为外在因素，主要由混凝土的析水率、蒸发率（温度、湿度）及施工工艺的影响，本文将详细论述各影响因素。1.材料组成的影响材料组成的影响主要表现为

2、影响混合料的塑性强度及混合料析水率，同时影响本构关系中的各参数。混合料组成影响屈服剪应力的大小。根据混凝土塌落度试验，屈服剪应力与塌落度的关系为：（1）式中：—混凝土塌落度（mm）；—混合料屈服剪应力（）；5—常数，与混合料密度有关。塌落度越大，屈服剪应力越小，塑性强度越低，如果表面或底面产生不均匀塑性收缩，混凝土越容易开裂。大塌落度混凝土容易产生面板底面和表面的塑性收缩开裂。砂率为1/3时，混凝土的塑性粘度按下式确定：（2）式中：—集料的体积含量（）；—分别为水泥浆粘度和混凝土粘度系数。随着集料含量的增多，混凝土粘度降低。根据混凝土统一本构方程，在外界产生的塑性收

3、缩应力及其变化率一定的情况下，粘度越低，塑性变形率越小，越不容易产生塑性收缩开裂[1]。富浆的塑性混凝土粘度较高，塑性变形率较大，容易产生塑性收缩开裂。2.析水率的影响混凝土密实成型过程是流动过程和填充过程，新拌混凝土密实成型后，毛细孔隙处于水饱和状态。由于混凝土组成材料存在密度差，水的密度最低，路面成型时，水向混凝土上表面垂直迁移。如果水分足够多，就产生表面析水。5析水降低混凝土表面的塑性强度，对塑性收缩开裂是不利的。但有一定的析水，特别是硬化过程中有一定的析水，不仅可将多余的水析出，减少混凝土的水灰比，还延缓毛细管应力的形成，混凝土塑性强度的发展快于毛细管应力的

4、发展时，塑发收缩裂缝就不会形成[2]。因此，混凝土表面有一定的析水对减少塑性收缩裂缝是有利的。混凝土水灰比小于0.39时，由于水泥水化需要，几乎没有析水；当水灰比大于0.43时，混凝土表面开始有一定的析水；当水灰比大于0.53时，混凝土析水明显增大，甚至产生明显的离析。3.蒸发率的影响混凝土的蒸发率主要与料温和空气相对湿度有关。温度越高，蒸发率越大；相对湿度越低，蒸发率越大；风速越高，蒸发率越大。随着表面水分的不断蒸发，凹液面不断深入混凝土内部。如果混凝土下部已经开始硬化，表面浆体在毛细管应力作用下的收缩受到下部硬化混凝土的约束，约束的收缩应力大于表面混凝土塑性强度

5、时，即下硬上软的情况，表面容易产生塑性收缩开裂[3]。如果表面水分蒸发很快而没有适当的析水补充，表面浆体中也可产生塑性收缩，这时虽然混凝土内部尚未硬化，但表层浆体的塑性收缩在平面上受到其它部分已硬化表面浆体的约束，即上硬下软的情况，表面也容易形成硬壳和收缩开裂。5不同混凝土混合料，产生塑性收缩开裂的临界蒸发率不同。水灰比较大的混凝土，由于表面析水率较大，塑性收缩开裂的临界蒸发率也较大，蒸发率超过1kg/m2.h时容易产生塑性收缩开裂。水灰比较低的混凝土，由于表面析水率较低，塑性收缩开裂的临界蒸发率也较低，蒸发率超过0.75kg/m2.h时就需要采取防护措施。4.施工

6、工艺的影响如果在混凝土初凝前开始收浆，降低析水率，在蒸发率较大的情况下，混凝土表面水分蒸发率容易超过临界蒸发率，易产生塑性收缩开裂；如果混凝土析水完成较长时间还没有进行收浆，这时塑性强度增长较快，为了收浆，必须增加收浆剪应力，使混合料表面变形和流动。如果混凝土剪切变形率大于塑性收缩开裂的极限变形率，混凝土容易产生塑性开裂[4]。因此，适宜的表面修整时机是混凝土析水刚完成，表面浆体粘度还没有快速增长时，这一时间通常在混凝土初凝以前。初凝以后进行混凝土表面修整，由于塑性强度快速增长，不但修整十分困难，还由于塑性收缩开裂的极限变形率快速降低，剪切作用形成的变形不连续无法消

7、除，就会出现表面塑性收缩裂缝。在吸水基层上铺筑混凝土路面，如果铺筑前没有对基层进行适当的润湿，基层吸水造成底面混凝土与内部混凝土的差异塑性收缩变形，在基层约束产生的应力和表面修整产生的施工应力作用下，也容易产生板底塑性收缩开裂。5混凝土初凝后，析水已经完成，随着表面水分的不断蒸发，表面开始干燥。如果此时不及时进行表面保湿养生，干燥作用首先形成塑性收缩裂缝，混凝土终凝后继续受到干燥作用量，塑性收缩裂缝不断扩展，成为干缩裂缝。同时，在继续干燥作用下，早期干缩裂缝开始形成。4结语为了预防道路混凝土的塑性收缩开裂，要进一步贯彻“防、抗”相结合的控制原则，即从材料组成、配