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摘要:水泥混凝土路面具有强度高、承载力强、耐久性能好、抗辐射、防火、以及可模型好、可就地取材等特点,在建设领域得到诸多应用。近些年来,随着水泥混凝土路面滑模摊铺技术的日益成熟,路面机械化施工程度提高,路面平整度等质量指标也大幅度提高。因此,它广泛应用于国道、省道等高等级路面,但随着高速公路水泥混凝土路面修建数量的逐年增多,在建设和使用过程中也出现不少问题,水泥混凝土路面的裂缝就是其中之一。如何减少施工早期裂缝,防止使用期间路面裂缝,提高水泥混凝土路面的使用寿命是大家共同关注的问题。
关键词:混凝土路面;裂缝;防治
中图分类号:TU528文献标识码: A
1 .路面早期裂缝的原因
1.1 内部因素①行车荷载破坏:根据刚性路面设计规范,我们知道路面应力假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置,且现在大型车辆较多,最多可承载100吨货物,在高速路上高速行驶,使道路破坏的主要原因。②温度变化:水泥混凝土具有热胀冷缩性质,路面板白天表面温度高,晚上底面温度高,上下面温差导致热胀冷缩不一致,形成拉应力,长期作用下形成裂缝。③碱骨料反应:混凝土中的骨料约束水泥的膨胀和收缩,产生拉应力,产生裂缝;有些水泥在生产过程中,有时会出现一些过烧的CaO和MgO,它们的水化速度很慢,往往在水泥硬化后再水化,引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。④干缩裂缝:混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的而约80%的水分要蒸发的,多余水分的蒸发势必会引起混凝土体积的收缩,混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩,如果混凝土收缩后再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。混凝土产生干缩裂缝的主要原因有水泥品种、混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺等诸多因素,但最主要影响因素是单位用水量。
1.2 外部因素 ①切缝不及时:主要表现为施工中切缝时间难以控制,切缝不及时,温度应力大于相应时间路面抗拉强度,导致路面出现横向裂缝。②漏振或振动不够:摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工,使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度,使路面发生裂缝或断板。③运输的影响:在混凝土运输过程中,应控制混凝土运至浇筑地点后,不离析、不分层,组成成分不发生变化,并能保证施工所必须的稠度。若混凝土拌合物出现离析或分层现象,应进行二次搅拌。否则,造成施工和易性差,影响振捣效果,导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。④气温变化:施工中有时气温突然变高或变低,甚至辅以刮大风,造成混凝土中水份失去过快,形成表面网裂。如果施工期间夜间有寒流,不采取加盖保温措施的话,那么第二天肯定有裂纹出现。⑤外加剂因素:混凝土路面施工中一定要掺加外加剂,但如果掺加了不合格的外加剂,混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题,直接影响混凝土的质量。⑥计量不准:现在高速公路施工中的混凝土搅拌一般都采用计量的大型拌和站,各种材料的称量精度都有保证。但是,如果施工经验不足,不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上,死搬设计配合比,没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整,致使施工水灰比时大时小,形成混凝土强度的差异,使早期裂缝机率增大。⑦养生不及时、不充分:混凝土中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充,使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。⑧路基问题:路堤填方高度高、自然沉降大;填挖方分界;桥头沉降;软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用,导致混凝土板裂缝、断板。⑨基层问题:a路基碾压不均匀,出现填土局部未压实或两侧密实度不够,使路基产生不同程度的沉陷,形成裂缝。b旧路拓宽时,新旧路基衔接处理不符合技术规范要求,新路基压实度不够,造成路基不均匀沉陷或滑坡,形成裂缝。c路基填土含水量偏大,在冻胀作用下使路面形成裂缝。d傍山公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范要求,易造成沉降,经长时间行车作用易形成裂缝。⑩养护问题:a表现在排水不畅、道路积水路基承载力下降而破坏路面;胀、缩缝长期不清理更换,限制了混凝土路面的纵向变形功能,致路面板挤压变形破坏。
2 .针对路面产生裂缝的原因,结合有关资料及笔者的经验和思考,可以采取以下预防措施。
2.1 设计方面 ①提高设计标准:随着我国国民经济的发展,高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长,设计标准也要相应提高。不仅要提高混凝土标号和厚度,有条件的地方尽量选用连续配筋混凝土路面增强混凝土的刚度和抗拉强度。以解决车流量大、重载、超载车多的问题。也可以推廣高抗拉强度砼路面和钢纤维混凝土路面等新技术、新工艺,解决混凝土路面的裂缝问题。②增加路面基层强度,可以采用诸如干硬性碾压混凝土等新工艺,减少因路面基层因素造成的路面裂缝。③从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工,减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板。
2.2 施工方面①选用水泥:应采用不低于425号普通硅酸盐水泥。尽量使用同一厂家生产的同一品牌、同一标号的水泥,加大对水泥的实验和检测。施工时严格控制水的用量,适当延长搅拌时间,加强养护工作。施工工艺的选用必须着眼于保证混凝土的早期强度和减少收缩。②严格控制水灰比:混凝土路面施工,水灰比应小于0.5。施工时的用水量应按砂石料情况、施工温度等经实验确定。施工中经常要测定混凝土混合物的坍落度。为改善和易性,可掺用适量外加剂。控制水灰比是保证混凝土强度的重要措施。③采用合格砂石料和正确掌握配合比:采用的碎石应质地坚硬符合规定级配,各材料的施工配料要准确过磅,如发生沙子、石子含水率发生较大变化,应及时调整施工配合比。④切缝及时,保证质量:适当的切缝时机是减少混凝土产生不规则裂纹的重要手段。⑤使用合格、性能稳定的缓凝引气减水剂,减少用水量、增加施工和易性以保证工作时间。⑥限制水泥中CaO、MgO的含量,保证水泥品质。⑦用滑模式摊铺机进行机械化施工,以保证混凝土路面平整度、强度和均匀性。⑧混凝土做完面后尽快喷洒一层养护剂,防止早期收缩裂缝;在施工过程中当天气异常时,应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施;并根据混凝土强度增加速度,尽量早开始锯缝工作。⑨控制水泥用量及提高混凝土的密实度,达到预防化学裂缝的目的。
2.3 养护方面
2.3.1 施工后的养护路面浇筑待终凝后要立即覆盖,并确保洒水养护,从而保证混凝土强度正常增长,防止因缺水干缩而产生裂缝,确保混凝土表面经常处于湿润状态,确保养护所需水分,养护时间视具体情况而定,养护时间不得少于14天。
2.3.2 在混凝土强度达到设计强度后,方可通车。
2.3.3 路面使用后的养护①保持排水系统完好,防止路基强度降低。②重视混凝土面养护,及时清理或更换缩胀缝材料,防止雨水浸透路基,使路基强度降低。③加强早期维修,防止病害加大、扩散。
混凝土路面产生裂缝的原因还有很多,防止的方法也不止这几点。但我们相信,只要采取必要措施,坚持该修必修,提前预防,就能防止或减少路面裂缝现象的发生,混凝土路面的早期裂缝是可以减少和避免的。
关键词:混凝土路面;裂缝;防治
中图分类号:TU528文献标识码: A
1 .路面早期裂缝的原因
1.1 内部因素①行车荷载破坏:根据刚性路面设计规范,我们知道路面应力假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置,且现在大型车辆较多,最多可承载100吨货物,在高速路上高速行驶,使道路破坏的主要原因。②温度变化:水泥混凝土具有热胀冷缩性质,路面板白天表面温度高,晚上底面温度高,上下面温差导致热胀冷缩不一致,形成拉应力,长期作用下形成裂缝。③碱骨料反应:混凝土中的骨料约束水泥的膨胀和收缩,产生拉应力,产生裂缝;有些水泥在生产过程中,有时会出现一些过烧的CaO和MgO,它们的水化速度很慢,往往在水泥硬化后再水化,引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。④干缩裂缝:混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的而约80%的水分要蒸发的,多余水分的蒸发势必会引起混凝土体积的收缩,混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩,如果混凝土收缩后再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。混凝土产生干缩裂缝的主要原因有水泥品种、混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺等诸多因素,但最主要影响因素是单位用水量。
1.2 外部因素 ①切缝不及时:主要表现为施工中切缝时间难以控制,切缝不及时,温度应力大于相应时间路面抗拉强度,导致路面出现横向裂缝。②漏振或振动不够:摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工,使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度,使路面发生裂缝或断板。③运输的影响:在混凝土运输过程中,应控制混凝土运至浇筑地点后,不离析、不分层,组成成分不发生变化,并能保证施工所必须的稠度。若混凝土拌合物出现离析或分层现象,应进行二次搅拌。否则,造成施工和易性差,影响振捣效果,导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。④气温变化:施工中有时气温突然变高或变低,甚至辅以刮大风,造成混凝土中水份失去过快,形成表面网裂。如果施工期间夜间有寒流,不采取加盖保温措施的话,那么第二天肯定有裂纹出现。⑤外加剂因素:混凝土路面施工中一定要掺加外加剂,但如果掺加了不合格的外加剂,混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题,直接影响混凝土的质量。⑥计量不准:现在高速公路施工中的混凝土搅拌一般都采用计量的大型拌和站,各种材料的称量精度都有保证。但是,如果施工经验不足,不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上,死搬设计配合比,没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整,致使施工水灰比时大时小,形成混凝土强度的差异,使早期裂缝机率增大。⑦养生不及时、不充分:混凝土中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充,使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。⑧路基问题:路堤填方高度高、自然沉降大;填挖方分界;桥头沉降;软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用,导致混凝土板裂缝、断板。⑨基层问题:a路基碾压不均匀,出现填土局部未压实或两侧密实度不够,使路基产生不同程度的沉陷,形成裂缝。b旧路拓宽时,新旧路基衔接处理不符合技术规范要求,新路基压实度不够,造成路基不均匀沉陷或滑坡,形成裂缝。c路基填土含水量偏大,在冻胀作用下使路面形成裂缝。d傍山公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范要求,易造成沉降,经长时间行车作用易形成裂缝。⑩养护问题:a表现在排水不畅、道路积水路基承载力下降而破坏路面;胀、缩缝长期不清理更换,限制了混凝土路面的纵向变形功能,致路面板挤压变形破坏。
2 .针对路面产生裂缝的原因,结合有关资料及笔者的经验和思考,可以采取以下预防措施。
2.1 设计方面 ①提高设计标准:随着我国国民经济的发展,高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长,设计标准也要相应提高。不仅要提高混凝土标号和厚度,有条件的地方尽量选用连续配筋混凝土路面增强混凝土的刚度和抗拉强度。以解决车流量大、重载、超载车多的问题。也可以推廣高抗拉强度砼路面和钢纤维混凝土路面等新技术、新工艺,解决混凝土路面的裂缝问题。②增加路面基层强度,可以采用诸如干硬性碾压混凝土等新工艺,减少因路面基层因素造成的路面裂缝。③从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工,减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板。
2.2 施工方面①选用水泥:应采用不低于425号普通硅酸盐水泥。尽量使用同一厂家生产的同一品牌、同一标号的水泥,加大对水泥的实验和检测。施工时严格控制水的用量,适当延长搅拌时间,加强养护工作。施工工艺的选用必须着眼于保证混凝土的早期强度和减少收缩。②严格控制水灰比:混凝土路面施工,水灰比应小于0.5。施工时的用水量应按砂石料情况、施工温度等经实验确定。施工中经常要测定混凝土混合物的坍落度。为改善和易性,可掺用适量外加剂。控制水灰比是保证混凝土强度的重要措施。③采用合格砂石料和正确掌握配合比:采用的碎石应质地坚硬符合规定级配,各材料的施工配料要准确过磅,如发生沙子、石子含水率发生较大变化,应及时调整施工配合比。④切缝及时,保证质量:适当的切缝时机是减少混凝土产生不规则裂纹的重要手段。⑤使用合格、性能稳定的缓凝引气减水剂,减少用水量、增加施工和易性以保证工作时间。⑥限制水泥中CaO、MgO的含量,保证水泥品质。⑦用滑模式摊铺机进行机械化施工,以保证混凝土路面平整度、强度和均匀性。⑧混凝土做完面后尽快喷洒一层养护剂,防止早期收缩裂缝;在施工过程中当天气异常时,应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施;并根据混凝土强度增加速度,尽量早开始锯缝工作。⑨控制水泥用量及提高混凝土的密实度,达到预防化学裂缝的目的。
2.3 养护方面
2.3.1 施工后的养护路面浇筑待终凝后要立即覆盖,并确保洒水养护,从而保证混凝土强度正常增长,防止因缺水干缩而产生裂缝,确保混凝土表面经常处于湿润状态,确保养护所需水分,养护时间视具体情况而定,养护时间不得少于14天。
2.3.2 在混凝土强度达到设计强度后,方可通车。
2.3.3 路面使用后的养护①保持排水系统完好,防止路基强度降低。②重视混凝土面养护,及时清理或更换缩胀缝材料,防止雨水浸透路基,使路基强度降低。③加强早期维修,防止病害加大、扩散。
混凝土路面产生裂缝的原因还有很多,防止的方法也不止这几点。但我们相信,只要采取必要措施,坚持该修必修,提前预防,就能防止或减少路面裂缝现象的发生,混凝土路面的早期裂缝是可以减少和避免的。