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摘 要：针对某加油站混凝土地坪病害情况，在相关检测的基础上，进行环境模拟试验，经分析论证，指出了病害产生的原因，同时提出了今后工作中各方必须注意的问题。 关键词：混凝土；地面；病害；模拟试验 引言水泥混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，裂缝的表观形貌相似，但产生原因多种多样，本文结合某一具体工程，对其裂缝的产生予以分析，希望能引起相关工程企业的注意，避免类似事情的发生。 1 情况简介某加油站位于一公路旁，3月初，铺筑室外C30素水泥混凝土地面，面积1000余平方米，地面厚度分别为20cm（重车过道）和15cm（普通地面）。在局部地面完工数小时后，就开始出现多条不规则裂缝，其后陆续出现裂缝影响，严重表观质量和使用性能。 图1 地表面多条不规则裂缝和网状裂纹 工程回放： 3月5日，施工方进行加油站的室外地面混凝土施工作业，混凝土浇筑采用跳仓法，振捣采用板式振捣和人工振捣棒振捣结合的方法：开始用振捣棒拖动振捣，然后用振动梁再振，浇注完成数小时后，发现表层2-3公分混凝土开始变硬，但内部混凝土依然未能硬化，约10多个小时以后才能进行抹面作业，过程中再次出现多条细小裂纹，随后用塑料布苫盖养护。3天后，按4m´6m人工切缝（缝深2公分左右），然后继续苫盖养护。 五月初，笔者赴现场实地考察，发现地面局部地方裂缝较多，而经权威检测机构现场钻芯进行混凝土实体强度检测，该地面混凝土37d强度达到C30，满足设计要求。 2 病害原因分析2.1 材料分析 2.2.1 原材料分析 作为成品，混凝土要经历原材料的选用、拌和、浇注、摊铺、振捣、表面收光、养护各个环节，同时，外部环境也是影响混凝土性能的主要因素。任何环节出现偏差都可能造成病害的发生，为此，我方进行了全方位的检查、试验与论证。 首先，从地面混凝土结构中不同部位提取粉末和相应原材料，进行成分分析。（原材料检测的主要指标如表1～表5所示）。 表1 水泥检测指标
表2 水泥成分检测 （单位：%）
表3 粉煤灰成分化学检测 （单位：%）
表4地坪下部粉体成分分析 （单位：%）
表5 地坪表面粉体成分分析 （单位：%）
检测结果表明，混凝土原材料质量符合国家标准要求。对比表4和表5，发现CaO含量变化较大，因CaO主要来源于水泥，而非粉煤灰，说明施工过程中造成粉煤灰上浮。 2.2.2 配合比分析 加油站地面混凝土配比见表6，坍落度140 mm 表6 地坪混凝土配合比 （单位：kg/m3）
在《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156-2002中规定了汽车加油加气站安全设计和施工，同时指出除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标淮的规定。 加油站作为公路工程的附属构筑物，其地面工程为公路工程的延伸。为此，有关规范规定加油站内的加油、卸油、停车场地及行车道铺设的混凝土地面，路基础与路面结构设计应按行车产生的荷载应力进行并符合有关道路设计规范，其它场地应按非行车道设计。 根据交通部《公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）》（以下简称规范）和《公路工程水泥混凝土外加剂与掺和料应用技术指南》（以下简称指南），对该配合比进行分析。 1） 按工作性要求校核 在《规范》中，对路面的配合比作如下要求（表7） 表7 不同路面施工方式混凝土坍落度及最大单位用水量
其中对小型机具铺筑的定义是：采用固定模板，人工布料，手持振捣棒、振动板或振捣梁振实，棍杠、修整尺、抹刀整平的混凝土路面施工工艺。因此，本地面施工属于小型机具铺筑，对比表7，表6的用水量和坍落度超出规范要求。对商混，考虑运输、卸料，可适当提高用水量，但不能超出170Kg/m3。 2） 按耐久性要求校核 各交通等级路面混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量应符合表8的规定。最大单位水泥用量不宜大于400kg/m³；掺粉煤灰时，最大单位胶材总量不宜大于420 kg/m³。 表8 混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量
路面混凝土掺用粉煤灰时，其配合比计算应按超量取代法进行。粉煤灰掺量应根据水泥中原有的掺合料数量和混凝土弯拉强度、耐磨性等要求由试验确定。Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰的超量系数可按表9初选。代替水泥的粉煤灰掺量：Ⅰ型硅酸盐水泥宜≤30％；Ⅱ型硅酸盐水泥宜≤25％；道路水泥宜≤20％；普通水泥宜≤15％；矿渣水泥不得掺粉煤灰。 穿港公路规划为一级公路，原为二级公路，对加油站，可考虑降低等级，按三、四级公路要求。 表9 各级粉煤灰的超量取代系数
参照表8、表9，按三、四级公路标准校核，表6配比的混凝土水泥用量折为368.3-385.3，水胶比为0.47-0.49，总胶材为407 kg/m³，基本符合规范要求。 3）按施工环境要求校核 表10是3月上旬的气象记录，根据气象记录，进行环境模拟、对比试验。 表10 施工期间气象记录
其中，降水概率反映了自然环境下空气的湿度状况，降水概率越低，空气湿度越小，越干燥，混凝土失水越快，而风力越大则越加速了水分蒸发的速度。从记录中可见，当时的天气为低温、干燥，伴有3-4级风。图2是施工期间的温度走势。 图2 施工期见温度走势 可见，在施工期间，属于低温施工环境。 《指南》5.1.3 节适用范围的第4款规定：粉煤灰混凝土不宜用于长时间养生温度和湿度条件无保障、易于干缩开裂的薄壁混凝土结构。路面则属于薄壁混凝土结构。《指南》5.1.5 节粉煤灰混凝土施工第7款指出，粉煤灰混凝土一般不宜低温施工 《规范》10.5.1节指出：当摊铺现场连续5昼夜平均气温高于5℃，夜间最低气温在-3℃～5℃之间，混凝土路面和桥面的施工应按低温季节施工规定的措施进行，即 拌合物中应优选和掺加早强剂或促凝剂。 应选用水化总热量大的R型水泥或单位水泥用量较多的32.5级水泥，不宜掺粉煤灰。 《指南》中强调：低温条件下，水泥水化反应很慢，粉煤灰二次水化更慢，除非大体积混凝土，不得使用粉煤灰。冬季负温施工时，长期温度和养生湿度条件无保障、温度和湿度条件不足以保障粉煤灰持续水化的冻土、冰冻深度范围内及表面混凝土结构，易温缩开裂的薄壁混凝土，如混凝土路面，不宜使用粉煤灰混凝土。 2.2 施工过程分析 根究走访原施工单位，发现施工过程中没有注意及时养护，在浇注混凝土后数小时才开始苫盖，虽然当时温度较低，但空气干燥，风力也较大，这也是产生裂缝非常主要的原因，对于地坪这类大面积混凝土，最容易失水，特别应注意养护。 3 模拟试验模拟表6配比，分别采用掺加粉煤灰的混凝土和不掺加粉煤灰的混凝土，利用冰柜调温，利用风扇模拟现场风力，进行平板收缩实验。 试验方法及步骤：(1)按预定配合比拌和混凝土；(2)浇筑、振实、抹平；(3)用塑料薄膜覆盖2h；(4)将塑料薄膜取下，用40W的电风扇吹混凝土的表面，连续吹24h；(5)从浇筑起记录24h内的初裂时间、裂纹数量、裂纹长度和最大宽度。 水泥混凝土 粉煤灰混凝土 图3 粉煤灰混凝土与水泥混凝土对比实验 可以看出，在低温情况下，粉煤灰混凝土比水泥混凝土开裂的时间要早，同时裂缝要多。 4 结论与建议根据相关的检测、模拟对比实验并参考国家规范要求，经分析和论证，地面产生病害的原因主要有以下几点： 混凝土配合比中粉煤灰掺量偏高，低温施工不宜应用粉煤灰混凝土； 混凝土中用水量和坍落度偏高； 施工环境温度低，空气干燥，养护不利，进一步促进了裂缝发展； 施工过程不够规范，并造成粉煤灰上浮，加速了病害的发生。 最后的一点建议，就是加油站的地面设计应按道路混凝土设计，只要求强度指标是不够的，主要的是抗弯拉指标，特别对于混凝土供应商，一定要明白不同季节、不同工作环境下的混凝土要遵守相应的规范，不要以为只要强度够了就万事大吉，以不变应万变；对施工方，一定要加强养护意识。 |
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