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摘 要：随着对高性能混凝土的需求日益增长，矿渣微粉、粉煤灰等工业废渣作为混凝土的活性掺和料，其应用越来越广泛。本文通过分析其在公路混凝土施工过程中的预防裂缝产生的作用，提出合理的预防措施。
关键词：混凝土；裂缝；防治措施
混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高，并且耐火性好、不易风化、养护成本低等特点，成为当今世界公路建设中使用较为普遍的建筑材料之一[1]。裂缝是水泥混凝土路面施工中常见的一种质量通病，它不仅影响混凝土路面外观质量，更重要的是缩短了水泥混凝土路面的使用寿命，增加维修和养护的难度和费用。
公路混凝土路面裂缝产生的原因很多，但主要原因有下列三项，他们是：收缩裂缝、温度裂缝和沉陷裂缝。
收缩裂缝是指混凝土收缩发生混凝土体积变形产生的裂缝。塑性收缩发生在混凝土浇筑后4h~5h左右，由于水泥水化反应，出现泌水和水分蒸发，造成混凝土失水收缩,受到钢筋、骨料的阻挡，在混凝土内部由于塑性收缩产生张拉应力，混凝土尚未硬化，强度较低，便形成沿钢筋方向的裂缝。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，产生缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢。因此，产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：温差、日照、水化热等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，而混凝土是热的不良导体，内部温度升高产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。温度裂缝主要发生在上部结构预制及钢筋混凝土薄壁结构中，对于这种裂缝，加强重视构造钢筋的施工，严格按设计进行钢筋加工安装。
沉陷裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30~ 45角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
为了防止上述原因引起的路面裂缝，在正常施工中常常在混凝土中添加掺合料，粉煤灰和矿渣微粉是目前混凝土中常用的掺和料，一般是当地取材，就近使用。粉煤灰是电厂在燃烧100Lm以下的煤粉时产生的高温烟气，经由捕尘装置捕集得到的。煤粉粒子在炉膛内燃烧时，温度高达1300e以上，呈熔融液滴状，当其随烟气运动至低温区后形成外观相近，颗粒较细但并不均匀的多相混合物。矿渣微粉是炼铁时从高炉中排出的一种废渣。熔融状态的矿渣直接流入水池中急剧冷却形成质地疏松、多孔的细小颗粒。高炉溶渣在急冷过程中，由于温度急剧下降，大部分化合物来不及形成稳定形态，结果玻璃态被保留下来，使高炉水渣具有良好的活性。粒化高炉矿渣通过深加工磨细后多为形状不规则、结构疏松的海绵状多孔玻璃颗粒，级配合理,掺入混凝土中能发挥良好的填充作用和硬化性能。在我国矿渣微粉作为活性掺合料的应用技术是近几年才被重视的，具有良好的市场前景。
粉煤灰对不同掺量浆状掺合料混凝土的强度影响作用明显，其细度增加对提高大掺量混凝土强度更为有效，湿磨放置1d的粉煤灰浆状掺合料与同等细度干磨粉煤灰混凝土强度相差不大，粉煤灰浆状掺合料经过90d放置可提高其混凝土强度，尤其是浆状掺合料大掺量混凝土的早期强度。粉煤灰浆状掺合料混凝土工作性研究显示，浆状掺合料较原状粉煤灰对混凝土工作性有一定改善作用，90d放置使粉煤灰浆状掺合料对混凝土工作性的改善作用略为变差，但通过加大一定外加剂掺量，混凝土仍可达到较好的工作性。矿渣微粉对混凝土的增塑减水机理有重要作用，具體表现在微填充效应。在混凝土体系中加入活性矿物掺合料后，由于掺合料的颗粒直径比水泥细得多，可以填充到水泥间空隙中，置换其间的填充水，因而使拌合物的表面水相应大量增加，促进了混凝土流动性的改善。同时，由于磨细矿渣的需水性低于硅酸盐水泥，因而替代部分水泥后所形成的胶凝体系的总需水量下降，富余的水分有利于提高混凝土的流动性。这就是活性矿物掺料的微填充效应。正是这一微填充效应，使得原本填充于水泥颗粒间的水得以释放，增加了体系的自由水。当矿渣掺量低于!’/时，微填充作用很小，几乎没有释放出多少自由水，而由于矿渣的表面积较大，又需要部分水来润湿，因此，使混凝土坍落度小于不掺矿渣的坍落度；其释放出的水足以增加混凝土的流动性，从而使混凝土的坍落度增大。然而当掺和料掺量过大时，胶凝材料总量中的水泥熟料含量相对较少，熟料水化生成的Ca(OH)2量较少，减少了掺和料水化反应生成C-S-H的比例，有些掺和料颗粒没有参与火山灰反应，难以有足够的生成物填充周围的空隙，所以掺和料掺量超过一定范围时，混凝土强度会随掺和料掺量的增大呈下降趋势。比较两者的作用，掺矿渣微粉的混凝土坍落度损失小，宜用于远距离运输的泵送施工。粉煤灰有利于增大混凝土的黏性，有益于提高混凝土的和易性。
通过分析掺合料对裂缝的预防作用，我们可以根据此来制定出合理的预防裂缝产生的一些措施。针对收缩裂缝：(1)提高水泥标号并掺入一定量的粉煤灰以减低单位体积水泥用量。(2)使用减水率高、保水性好的JM-2型外掺剂，减低水灰比，增大配比中粗骨料的比例。(3)浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透，防止混凝土表面水分散失过快。控制混凝土入模速度，分层浇筑，振捣要密实，控制振捣时间，一般以5秒/次~15秒/次为宜，避免振捣时间太短,混凝土不密实，形成混凝土强度不足或不均匀。(4)加强养护措施，在承台拆模后及时回填,顶部采取蓄水养护。针对温度裂缝采取以下措施：(1)在混凝土中掺入适量的矿渣微粉,能有效地改善混凝土的抗温性能。(2)用粉煤灰作混凝土掺合料,预防温度裂缝。针对沉陷裂缝我们采取的措施是：(1)清除涵底松软土层,采取级配碎石换填并进行必要的夯实和加固,确保地基承载力。防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。(2)根据实际调整沉降缝的位置、分段长度。(3)控制模板拆除的时间,注意拆模的先后次序。
通过对公路混凝土裂缝形成的原因分析，认识到掺合料在预防裂缝中的作用，并根据自己的关于掺合料的作用，提出了对公路混凝土裂缝产生的预防措施。采取以防为主，在大体积公路混凝土结构的设计、高速公路混凝土材料的选择、掺合料的配比、拌制、运输、浇筑、保温养护等各环节都要做好，结合多种预防处理措施，相信公路混凝土的裂缝是完全可以预防控制的。
参考文献
[1]王复生，王光明. 水泥物料高细磨的意义及要求[ J] . 济南大学材料科学与工程学院.
[2]蒋家奋,矿渣微粉在水泥混凝土中应用的概述.混凝土与水泥制品,2002,（3）：3-6
关键词：混凝土；裂缝；防治措施
混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高，并且耐火性好、不易风化、养护成本低等特点，成为当今世界公路建设中使用较为普遍的建筑材料之一[1]。裂缝是水泥混凝土路面施工中常见的一种质量通病，它不仅影响混凝土路面外观质量，更重要的是缩短了水泥混凝土路面的使用寿命，增加维修和养护的难度和费用。
公路混凝土路面裂缝产生的原因很多，但主要原因有下列三项，他们是：收缩裂缝、温度裂缝和沉陷裂缝。
收缩裂缝是指混凝土收缩发生混凝土体积变形产生的裂缝。塑性收缩发生在混凝土浇筑后4h~5h左右，由于水泥水化反应，出现泌水和水分蒸发，造成混凝土失水收缩,受到钢筋、骨料的阻挡，在混凝土内部由于塑性收缩产生张拉应力，混凝土尚未硬化，强度较低，便形成沿钢筋方向的裂缝。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，产生缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢。因此，产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：温差、日照、水化热等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，而混凝土是热的不良导体，内部温度升高产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。温度裂缝主要发生在上部结构预制及钢筋混凝土薄壁结构中，对于这种裂缝，加强重视构造钢筋的施工，严格按设计进行钢筋加工安装。
沉陷裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30~ 45角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
为了防止上述原因引起的路面裂缝，在正常施工中常常在混凝土中添加掺合料，粉煤灰和矿渣微粉是目前混凝土中常用的掺和料，一般是当地取材，就近使用。粉煤灰是电厂在燃烧100Lm以下的煤粉时产生的高温烟气，经由捕尘装置捕集得到的。煤粉粒子在炉膛内燃烧时，温度高达1300e以上，呈熔融液滴状，当其随烟气运动至低温区后形成外观相近，颗粒较细但并不均匀的多相混合物。矿渣微粉是炼铁时从高炉中排出的一种废渣。熔融状态的矿渣直接流入水池中急剧冷却形成质地疏松、多孔的细小颗粒。高炉溶渣在急冷过程中，由于温度急剧下降，大部分化合物来不及形成稳定形态，结果玻璃态被保留下来，使高炉水渣具有良好的活性。粒化高炉矿渣通过深加工磨细后多为形状不规则、结构疏松的海绵状多孔玻璃颗粒，级配合理,掺入混凝土中能发挥良好的填充作用和硬化性能。在我国矿渣微粉作为活性掺合料的应用技术是近几年才被重视的，具有良好的市场前景。
粉煤灰对不同掺量浆状掺合料混凝土的强度影响作用明显，其细度增加对提高大掺量混凝土强度更为有效，湿磨放置1d的粉煤灰浆状掺合料与同等细度干磨粉煤灰混凝土强度相差不大，粉煤灰浆状掺合料经过90d放置可提高其混凝土强度，尤其是浆状掺合料大掺量混凝土的早期强度。粉煤灰浆状掺合料混凝土工作性研究显示，浆状掺合料较原状粉煤灰对混凝土工作性有一定改善作用，90d放置使粉煤灰浆状掺合料对混凝土工作性的改善作用略为变差，但通过加大一定外加剂掺量，混凝土仍可达到较好的工作性。矿渣微粉对混凝土的增塑减水机理有重要作用，具體表现在微填充效应。在混凝土体系中加入活性矿物掺合料后，由于掺合料的颗粒直径比水泥细得多，可以填充到水泥间空隙中，置换其间的填充水，因而使拌合物的表面水相应大量增加，促进了混凝土流动性的改善。同时，由于磨细矿渣的需水性低于硅酸盐水泥，因而替代部分水泥后所形成的胶凝体系的总需水量下降，富余的水分有利于提高混凝土的流动性。这就是活性矿物掺料的微填充效应。正是这一微填充效应，使得原本填充于水泥颗粒间的水得以释放，增加了体系的自由水。当矿渣掺量低于!’/时，微填充作用很小，几乎没有释放出多少自由水，而由于矿渣的表面积较大，又需要部分水来润湿，因此，使混凝土坍落度小于不掺矿渣的坍落度；其释放出的水足以增加混凝土的流动性，从而使混凝土的坍落度增大。然而当掺和料掺量过大时，胶凝材料总量中的水泥熟料含量相对较少，熟料水化生成的Ca(OH)2量较少，减少了掺和料水化反应生成C-S-H的比例，有些掺和料颗粒没有参与火山灰反应，难以有足够的生成物填充周围的空隙，所以掺和料掺量超过一定范围时，混凝土强度会随掺和料掺量的增大呈下降趋势。比较两者的作用，掺矿渣微粉的混凝土坍落度损失小，宜用于远距离运输的泵送施工。粉煤灰有利于增大混凝土的黏性，有益于提高混凝土的和易性。
通过分析掺合料对裂缝的预防作用，我们可以根据此来制定出合理的预防裂缝产生的一些措施。针对收缩裂缝：(1)提高水泥标号并掺入一定量的粉煤灰以减低单位体积水泥用量。(2)使用减水率高、保水性好的JM-2型外掺剂，减低水灰比，增大配比中粗骨料的比例。(3)浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透，防止混凝土表面水分散失过快。控制混凝土入模速度，分层浇筑，振捣要密实，控制振捣时间，一般以5秒/次~15秒/次为宜，避免振捣时间太短,混凝土不密实，形成混凝土强度不足或不均匀。(4)加强养护措施，在承台拆模后及时回填,顶部采取蓄水养护。针对温度裂缝采取以下措施：(1)在混凝土中掺入适量的矿渣微粉,能有效地改善混凝土的抗温性能。(2)用粉煤灰作混凝土掺合料,预防温度裂缝。针对沉陷裂缝我们采取的措施是：(1)清除涵底松软土层,采取级配碎石换填并进行必要的夯实和加固,确保地基承载力。防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。(2)根据实际调整沉降缝的位置、分段长度。(3)控制模板拆除的时间,注意拆模的先后次序。
通过对公路混凝土裂缝形成的原因分析，认识到掺合料在预防裂缝中的作用，并根据自己的关于掺合料的作用，提出了对公路混凝土裂缝产生的预防措施。采取以防为主，在大体积公路混凝土结构的设计、高速公路混凝土材料的选择、掺合料的配比、拌制、运输、浇筑、保温养护等各环节都要做好，结合多种预防处理措施，相信公路混凝土的裂缝是完全可以预防控制的。
参考文献
[1]王复生，王光明. 水泥物料高细磨的意义及要求[ J] . 济南大学材料科学与工程学院.
[2]蒋家奋,矿渣微粉在水泥混凝土中应用的概述.混凝土与水泥制品,2002,（3）：3-6