薄层结构混凝土加铺层预防病害发生的技术措施

薄层结构混凝土加铺层预防病害发生的技术措施

黄业坤

（解放军72719部队）

【摘要】本文结合我部在空军某机场分离式混凝土加铺层施工过程中，在板体结构较薄，工期紧，风大、气温高和水资源缺乏等不利环境下，认真组织施工，采取相关预防措施的体会和经验总结。分析了混凝土道面板常见或易发的病害，探讨了薄层混凝土加铺层施工中应注意的技术措施和控制要点。对薄层结构混凝土施工具有一定的指导意义。

【关健词】场道工程；混凝土；薄层结构；技术措施

一、混凝土道面板常见病害及作用机理

水泥混凝土道坪常见病害的表症形式主要有：表面裂缝、板面磨蚀与磨损、板边缘和角隅的破损、板体腐蚀与破损、道面板断裂，相邻板错台和接缝的损坏等。影响混凝土道坪结构病害的因素，可划分为道面混凝土结构内在的因素和外部环境的自然因素两个方面。内在因素主要是指道面混凝土表层结构的质量、水灰比、水泥品种和用量、密实度、外加剂、内在应力和裂缝裂纹等与混凝土结构内在质量相关的影响因素，这些因素影响混凝土结构的渗透性、碳化速度、抗侵蚀能力和结构缺陷的发展趋势；外部环境因素主要是气候、潮湿、高温、严寒、氯离子侵蚀、化学介质(酸、碱、酸盐类等)的腐蚀、冻融循环和磨损破坏等，这些因素影响着道面混凝土结构缺陷发展的速度和进程。

1、混凝土的表面损伤作用机理

表面损伤一般包括磨损、冲刷、酸化、碳化、层裂、剥离、颜色退化等各种型式。其损伤的机理主要表现在：

1）道面混凝土碳化。碳化是空气中的C02在有水的条件下与水泥石中的碱性物质相互作用形成碳酸钙的过程。水泥石中的氢氧化钙和其它含Ca02的组分均能C02发生碳化反应，碳化反应时水化硅酸钙产生快速聚合，生成量与碳化前水泥水化度成正比的一种不溶的聚硅酸盐。水泥石碳化的生成产物CaC03比Ca(OH)2体积大17％，故碳化反应初期生成物体积膨胀，堵塞毛细孔使混凝土结构更加密实，而后随着碳化的进行，引起混凝土收缩，导致混凝土表面产生裂缝破坏。

2）外力作用及磨耗。混凝土表面结构的磨耗主要为机械力和自然力的磨损以及水流的冲刷，道面混凝土不仅受到机载菏载的摩擦和冲击，而且要承受温度变化的应力和周围介质的侵蚀，因此不仅要求其抗磨耗性能好、弹性模量低、有较高的应变性能和抗冲击性能，而且要求其收缩小、抗冻性好，耐腐蚀能力强。

3）表层剥落：混凝土表面由于振捣和抹平形成含水泥量较多的致密结构，而析出的水多半存在表层下边，使局部形成了多孔体。

2、道面结构性缺损形成的机理

结构性缺损形成的机理主要表现为：

1）外力作用：混凝土在硬化过程中水泥石与骨科可形成良好的粘结，但存在薄弱环节(过渡区)；此外，水泥石与骨料弹性模量不同，由温度、湿度引起的变形也不相同，在其界面上常发生应力集中，当其强度超过界面的承受能力时，就产生许多微细裂缝。混凝土在外力作用下的变形与破坏，实质上就是这些微细裂缝的引发、延伸、汇合和扩大直至破坏的过程，其发展演变过程为：由于存在初始结合裂缝→在外力作用下结合裂缝扩展→随着外力作用结合裂缝分叉→界面裂缝形成→裂缝汇合而破坏。

2）环境作用：环境作用主要包括环境湿度和温度的变化对道面混凝土的影响，环境湿度明显变化会引起水泥石的膨胀或收缩变形，通常道面混凝土骨料致密，在水饱和状态或干燥状态下没有变化，并可以承受在温度变化下的应力，减弱应力集中现象。环境温度对道面混凝土结构的损伤作用较大，主要因为骨料与水泥石的温度线膨胀系数有所不同，当温度变化时，在水泥石与骨料之间的界面上会产生较大的应力，当应力超过界面承受能力时就会产生裂缝，降低混凝土强度。

3）周围介质的作用：道面混凝土的某些性质会受到周围介质的侵蚀发生改变。通常从孔隙率高、渗透性好、反应能力大的水泥石开始变化，触及骨料并作用于骨料的外表面。受周围介质作用时，骨料体积变化和水泥石性质的劣化是其产生危害的根源。形成作用的因素既有来自混凝土内部，如氢氧化钙、氢氧化钠、碱金属碳酸盐对水泥石液相的侵蚀作用；也有来自混凝土外部，如酸性气体、液体的侵蚀。

4）基础作用：由于土基填土土质不良、填筑压实不均匀、压实度不足或后期受水浸入湿胀、冻胀等多种原因，常导致支撑不均匀或引起不均匀沉陷；基层集料级配不良，强度、弹性模量不足的情况下，也容易在板块自重和机械压力作用下而产生纵向裂纹甚至断裂。此裂缝开始很细，一般小于0.05mm，但随着雨雪水浸入和浸泡，使基层强度弱化、液化而产生唧泥、脱空，使裂缝加大直至断裂。

二、薄层结构混凝土板预防病害的技术措施

1、优化混凝土配合比，保证混合料的均匀性和稳定性

混凝土是由胶凝材料、水、粗细骨料等按一定比例配合制成的混合物，经搅拌、捣实、硬化而成的人造石材。良好的配合比不仅经济效益好，而且减少混合料中的空隙、减少润滑和作业需要的用水量、沉陷比小，成型过程状态稳定。从而总空隙率降低、凝胶孔相应含量增加，毛细孔相对含量减少，强度高，可作业性强，有利于质量的提高和稳定。我们通过不同骨料的优化比例和集料间的优化级配，试验出密度大、强度稳定且易于施工的配合比，有效保证了作业质量。

2、优选进场骨料，提高骨料的颗粒级配、强度和表面特性

骨料的级配表示各种粒径的颗粒在骨料中的含量。连续级配的骨料可使混合料中空隙率达到最小，减少颗粒间水泥浆包裹层的厚度，在水泥用量一定的情况下，提高强度。间断级配的混合料不仅容易分层，而且由于填充在颗粒间的小颗粒流动性有限，润滑颗粒的水泥浆包裹层要比连续级配的混合料厚，必须增加水泥用量。

骨料的强度不仅取决于岩石的强度，而且与颗粒大小有关。高强度、颗粒均匀合理的骨料可以保证混凝土强度的增加，骨料的强度越小，混凝土的极限强度越低。骨料的表面特性对与水泥石接触区物质的形成有显著的影响，混凝土混合物加水拌和阶段，骨料表面若有较好的亲水性，水泥浆便紧紧包围在骨料上并破坏和消除骨料表面的灰尘、黏土和气泡；振捣阶段，骨料最大限度靠紧，可使水泥浆挤入颗粒表面的间隙和不平整处；凝结阶段，骨料的惰性表面起着晶胚形成的基底作用，有利于腐蚀物质结晶体的快速形成。上述过程改变水泥石接触区的性质，密实度的提高，使其具有较高的抗压强度；结晶体的生长和缺陷的聚积，降低抗拉强度。骨料不密集，使过度区存在，成为混凝土结构中的薄弱环节，是导致普通混凝土强度不但比骨料低而且比水泥石本身也要低的一个主要原因。

3、有效控制集料中的含泥量和有害杂质含量，有效提高混凝土强度

骨料的洁净度对混凝土的强度有很大影响。泥土、黏土矿物和氧化铁等杂质会在骨料表面形成一个薄膜，破坏骨料与水泥石的黏结，从而导致混凝土强度显著降低。因而我们不仅严把材料进场关，并架设专用水洗机具对拌和用的集料进行了有效冲洗。较好的控制了混合料中的含泥量和有害杂质含量。

三、薄层结构加铺层混凝土板施工控制要点

1、严格控制混合料拌制的均匀性

2、控制混凝土加铺层层间混合料的均匀性

3、及时覆盖养护和切缝

四、结语

分离式薄型结构加铺层混凝土施土，我部是第一次，上述讨论仅是粗略的一点体会，还有许多需要研究和解决的问题。我们将不断探讨和总结经验教训，满足军队新时期工程建设和部队使用的各种要求。

参考文献：

[1]罗先启，刘德富-《三峡大学学报:自然科学版》-1997