浅析大面积水泥混凝土坪施工及期早期破损成因

大面积水泥混凝土地坪的特点是比普通地坪面积要大，是当前非常普遍应用的一种的水泥混凝土板式结构。其结构类似于普通水泥混凝土道路，但不同于一般道路的横向宽度较小，它的纵、横向尺寸都比较大。某停车场工程采用大面积水泥混凝土地面，根据工程特点，运用裂缝控制理论，落实裂缝控制措施，从而取得了较好的效果。

　　1 工程概况

　　某停车场工程为车辆专用停车场，硬化区域长214米，宽84.5米，硬化面积约18083㎡。水泥混凝土面层采用300厚C30混凝土，为大面积水泥混凝土整体地坪结构。

　　2 大面积水泥混凝土地坪裂缝控制方法

　　大面积水泥混凝土地坪裂缝的控制可以从众多方面去实现，此处主要结合本工程的特点从地坪基层处理、原材料及施工工艺三方面去控制。

　　2.1 基层处理方式

　　此停车场原地面为回填钢渣地面，经现场开挖基层发现原有钢渣回填层厚度约为500～2000mm，且由于已投入使用2年，基层密实度非常高。原设计采用水泥混凝土进行硬化，其做法如下图（一）。后考虑到虽然钢渣虽已经铺设约2年，但下层钢渣仍未经水化反应，由于钢渣的遇水膨胀性同时结合以往钢渣路基施工的经验，在钢渣基层和水泥石粉稳定层之间增设50mm厚中砂缓力层，以缓冲钢渣遇水膨胀对水泥混凝土面层的顶力，其做法如下图（二）。路基压实及稳定层施工在满足设计要求的前提下按一般工序施工即可。

　　2.2 原材料及混凝土配合比控制

　　浇筑地坪用混凝土全部采用商品混凝土，原材料质量有较好的保证。混凝土采用C30级，塌落度要求55～80mm。本次道路施工用混凝土采用目前工艺比较先进的粉煤灰掺入法，粉煤灰在混凝土中能与水泥互补短长，均衡协作，还可充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂，不但能增加混凝土的和易性、降低水灰比，同时也节约了成本。通过地坪投入使用一年以后，掺入粉煤灰和未掺粉煤灰板块的对比，掺有粉煤灰混凝土的区域后期强度增长明显要高，同时具有更好的耐磨性。实践表明，只要粉煤灰掺量适当，配合比合理，养护得当，对混凝土中、后期强度及抗折强度的提高贡献很大，耐磨性能也有所改善。粉煤灰在混凝土中能与水泥互补短长，均衡协作，还可充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂，从经济、技术的角度上考虑是完全可行的。

　　2.3大面积水泥混凝土地面施工工艺控制

　　2.3.1 施工区域划分

　　停车场硬化区域为214米*84.5米，根据场地布局及边施工边使用的需要，分为三个区域施工，共设二道施工缝。第一区域施工完成具备通车条件的情况下再施工第二区域，第二区域通车后再施工第三区域。

　　2.3.2 面层施工

　　每个区域稳定层施工完成后必须浇水养护七日以上，待稳定层达到一定强度以后才可施工混凝土面层。混凝土面层采用随捣随抹，隔仓浇筑。一次浇筑4米宽、70米（74米）长一块，沿70米方向用300mm槽钢做侧模，模板按要求隔600mm开25mm圆孔，放750mm长Φ18螺纹钢筋，模板内外侧各一半长。浇筑至端头处设置涨缝,并按规范预埋涨缝钢筋。

　　2.3.3 面层切缝、养护

　　混凝土浇捣完成12小时后拆除模板，12至24小时间进行面层切缝。切缝前用钢尺量距，划线，此处按5米间距进行切缝。切缝口要求顺直并垂直于路面中线。适时切缝很重要，过早，虽易切，但质量不好，缝口不整齐；过晚，难切，影响刀片使用寿命，还会出现干缩裂缝。关于切缝深度，在板厚30㎝时，以≥7.5㎝为宜，最好不小于板厚1/4，太浅了起不到缩缝作用。切缝完成待缝内水分蒸发完后即进行沥青灌缝，避免日后养护过程中杂物掉入缝中难于清理。混凝土浇筑完成4小时后开始浇水养护，在切缝、灌沥青完成后铺破麻布进行持续养护，每天经常均匀洒水。为保证混凝土强度增长并避免收缩裂缝产生，在一般混凝土结构养护7天的基础上延长至养护14天，并一直保持潮湿状态。

　　3 水泥混凝土地面早期破损分析

　　在整个停车厂地面施工过程中，除按一般道路水泥混凝土面层的施工工艺外，着重执行上述的裂缝控制的方法，从而取得了良好的效果。整个地坪面积折合8米宽道路约2260米，施工完竣工验收前仅发生两处横向裂缝，在地坪使用一年后，也只有一条新的横向贯穿裂缝发生，完全满足设计要求、国家相关规范的规定以及使用的要求。

　　3.1 早期横向裂缝分析

　　板块横向裂缝的产生主要是混凝土收缩过快或不均匀，可能由以下因素引起。

　　3.1.1 混凝土配合比不当

　　（a）单位水泥用量偏大。混凝土中引起收缩的主要水泥石部分，过多的水泥用量必然会导致较大的收缩。（b）水灰比偏大。水泥完全水化的最低水灰比约为0．26～0．29，施工中采用较高的水灰比为了满足和易性的需要以利于施工。但偏大的水灰比增大了水泥水化初期骨料表面的水膜厚度，影响了混凝土强度。

　　3.1.2 施工工艺不当

　　（a）搅拌不足或过分，振捣不密实，形成混凝土强度不足；或混凝土摊铺不均匀，局部骨料或水泥浆堆积过多，从而混凝土凝结应力的不均匀，导致早期开裂或断板；振捣时间不易过长，否则会造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加。（b）养护太早或养护不当。混凝土浇筑完成后四小时以后才可进行大规模淋水养护，过早大量淋水养护易使表面水泥浆比结构层混凝土过快水化、凝结，从而引起混凝土表面起壳，脱落。另外，气温高、湿度小、风速大也会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。（c）切缝不及时。操作人员切缝时间过晚或切缝深度不足、深度不匀，均容易造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。切缝不及时往往会在板块中段、两端或板面尺寸变化处发生横向贯穿裂缝。因此，结合以往经验，凝结初期板块横向贯穿裂缝产生的最主要因素就是切缝不及时或切缝质量不稳定时。

　　3.2 使用期开裂断板原因分析

　　3.2.1 设计不当

　　（a）路面厚度偏薄。根据美国的研究资料，路面的使用寿命与路面厚度成 5 次方关系，如果设计时交通量不准，路基、基层、底基层的模量和材料参数选用不当等原因而使路面厚度偏薄，就会使路面寿命缩短，过早地出现开裂断板；（b）板块平面尺寸不当；（c）混凝土原材料配合比不当，混凝土产生碱—集料反应或其他耐久性问题。

　　3.2.2 路基不均匀沉降

　　路基不均匀沉降主要发生在：（a）填挖相交断面处，半填半挖结合处，新老路基交接处，土基密度不均匀部位；（b）地坪边角等机械难以压实的部位；（c）路基斜坡与平面接口部位；（d）压实度不足。

　　路基沉降不均匀，是路面在长期使用过程中，由于水温条件的变化和行车荷载作用，致使沉降量不同的结合面产生错台，从而使面层由于剪力作用导致断裂。这是水泥混凝土地坪面层断裂的最普遍的原因。

　　3.2.3 基层失稳

　　（a）基层施工质量不好，强度不均匀或较低，使用中基层松散或在渗水作用下，材料被吸往一边，面层脱空，当受到弯拉力大于混凝土板强度时，面板即发生断裂。（b）面层接缝填料失效，板的弯沉使空隙内的积水，侵蚀冲刷基层，并沿接缝缝隙喷出，即产生唧泥。如果唧泥现象不断产生，面板边缘部分将失去支承，在荷载下产生断裂。