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摘要分析了水泥混凝土路面产生裂缝的阶段、类型及原因,提出了防治裂缝的措施,以为水泥混凝土路面防裂缝提供参考。
关键词水泥混凝土路面;裂缝;防治;措施
中图分类号TU755.7文献标识码B文章编号 1007-5739(2010)18-0239-01
水泥混凝土路面具有强度高、承载能力强、维护费用低、稳定性好等特点,逐步在道路建设及城市道路工程中广泛使用。与此同时国家加大基础设施建设的力度,水泥混凝土路面施工在乡村也较以往增加。因此,应该注重公路路面的工程质量,尽量减少水泥混凝土路面的裂缝。裂缝是水泥混凝土路面常见的问题之一,水泥混凝土路面的损坏,80%是由裂缝引起的。但水泥混凝土的裂缝又是一个难以根除的难题,要想延长公路的使用寿命,必须在施工中提高施工质量,尽量减少裂缝(根除裂缝不可能)的产生;在道路投入使用后,控制车辆的荷载重量[1]。现将减少混凝土路面裂缝的措施总结如下。
1水泥混凝土路面裂缝的3个阶段
一般情况下,水泥混凝土路面在它建造之初就形成微裂缝,公路投入使用后,由于荷载作用,微裂缝变成宏观裂缝;宏观裂缝继续发展,最后造成公路断板。这个过程大致可以分3个阶段:第1阶段是在浇筑和凝结过程中产生的初期损伤和开裂,形成微裂缝;第2阶段是使用期间荷载造成的损伤加剧和裂缝扩展,形成宏观裂缝;第3阶段是断裂破坏阶段。
2水泥混凝土路面裂缝的几种类型
2.1沉降裂缝
可分为2种情况:一是混凝土浇筑后,水泥和骨料自然下沉,同时产生泌水,在沉降过程中发生的裂缝;二是混凝土浇筑后,水泥和骨料在下沉阶段,如受到钢筋和其它预埋件的局部阻碍及模板移动,使该处混凝土产生拉应力和剪应力时,该处就会产生沉降裂缝。裂缝一般均在浇筑后1~3 h发生,属硬化前裂缝[2]。待沉降终止时迅速进行处理,重新加压抹平,使裂缝闭合。
2.2温度裂缝
混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,在炎热或大风天气,表面游离水分蒸发过快,混凝土体积急剧收缩,导致开裂。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。防止温度裂缝应合理选择级配,采用水化热较低的水泥,减少水泥用量及用水量,降低混凝土膨胀值。在施工管理中应重视人工降温措施,切缝要及时。
2.3干缩裂缝
水泥混凝土浇筑后,在硬化的过程中,由于水泥水化生成物的体积比原来物质的体积小,加上游离水在空气中蒸发及凝胶体失水而紧缩,随着混凝土体积收缩产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度,而产生干缩裂缝。干缩裂缝多发生在高温炎热季节,混凝土表面水分散失快,体积迅速收缩,而内部温度变化小,收缩小,表面收缩变形受到内混凝土的约束,也会引起表面裂缝。
2.4超载裂缝
由于交通运输业的迅速发展,超载车辆越来越多,造成水泥混凝土路面损坏,致使路面开裂断板。据有关资料记载,汽车超载情况相当普遍,超载率达到了40%~80%,超出限载吨位2~3倍,车载重量达到了60 t,相当于一节火车的载重量,汽车超载严重损害了公路。
3防治混凝土路面裂缝的措施
3.1根据车辆流量进行道路设计
为了减少水泥混凝土路面的裂缝,公路设计、施工、管理等相关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家,对水泥混凝土路面的设计理论及规范要求,进行深入细致地研究和讨论。根据当地的地理位置,环境、地形、沿线工程地质和水文地质,特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况,提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求,以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统,提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求[3]。
3.2严格控制混凝土材料质量
严格做好材料管理工作,杜绝在水泥混凝土路面施工中使用不合格材料。合格的原材料是保证混凝土质量的必要条件。对于安定性差,游离氧化钙(CaO)超标及强度不足的水泥应禁止使用;不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用;尽量采用旋转窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。选择合格的含泥量较少的材料,集料(砂、碎石)含泥量超标时应更换料源或将其认真冲洗至达到要求方可使用;对有机质含量超标的集料应严格禁止使用。按混凝土配合比准确配料,单位水泥用量要精确称量,误差值控制在1%以内。集料的含水量要及时测定,以便控制适宜的用水量,保持水灰比准确;为减少用水量,改善和易性可使用合适的外掺剂;用水量误差不得超过1%,外加剂控制在2%以内。采用电子称或其他现代配料机械设备准确配料,尽量不采用人工手推车按车计量的配料方法,集料称量误差控制在3%以内[4]。
3.3施工中严把每道工序质量关
混凝土拌和时,如果集料温度过高,应采用降温措施后再配料拌和的办法。如果采用撒水降温方法的方法,应及时测定含水量,调整拌和用水量,以保证水灰比值不变。注意混凝土施工操作方法,减少从搅拌到成型之间的时间和运输路程,避免混凝土过早凝聚而致微裂。必须坚持做到使混凝土相互粘结密实稳定,有效消除界面裂缝和砂浆裂缝。
3.4严格禁止超载超重车辆上路
超载超重车辆已成为破坏水泥混凝土路面的首要因素。路面板荷载拉应力的大小,取决于荷载的大小。汽车荷载是冲击荷载,其与车辆轮胎对路面的静止压力有关。要减小轮胎对路面的静止压力,就要对车辆实行限载管理,禁止超载的车辆上路。同时要采取限速措施,降低车辆荷载的震动频率;对于路方面,要提高路面的平整度,降低车辆的震动幅度。
水泥混凝土路面裂缝产生的原因是比较复杂的,它和设计、施工及原材料的质量均有密切关系,但通过一些措施,可以最大限度地减少裂缝的产生,延长道路的使用寿命,改良路况。总之,要减少水泥混凝土路面的裂缝,首先,在设计施工时严格按质量要求完成每一道工序;其次,在道路养护过程中,严禁超载超重车辆上路。把握好了这2点,工程质量就会达到理想的效果,道路也会在设计寿命期间安全使用。
4参考文献
[1] 中国建筑科学研究院.GBJ 50204—92混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 中华人民共和国交通部.GBJ 97—87水泥混凝土路面施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,2000.
[3] 郑永辉.浅谈水泥混凝土路面裂缝的原因及预防措施[J].运输经理世界,2004(7):45-48.
[4] 交通部公路管理司.公路养护与管理手册[M].北京:人民交通出版社,2000:80-81.
关键词水泥混凝土路面;裂缝;防治;措施
中图分类号TU755.7文献标识码B文章编号 1007-5739(2010)18-0239-01
水泥混凝土路面具有强度高、承载能力强、维护费用低、稳定性好等特点,逐步在道路建设及城市道路工程中广泛使用。与此同时国家加大基础设施建设的力度,水泥混凝土路面施工在乡村也较以往增加。因此,应该注重公路路面的工程质量,尽量减少水泥混凝土路面的裂缝。裂缝是水泥混凝土路面常见的问题之一,水泥混凝土路面的损坏,80%是由裂缝引起的。但水泥混凝土的裂缝又是一个难以根除的难题,要想延长公路的使用寿命,必须在施工中提高施工质量,尽量减少裂缝(根除裂缝不可能)的产生;在道路投入使用后,控制车辆的荷载重量[1]。现将减少混凝土路面裂缝的措施总结如下。
1水泥混凝土路面裂缝的3个阶段
一般情况下,水泥混凝土路面在它建造之初就形成微裂缝,公路投入使用后,由于荷载作用,微裂缝变成宏观裂缝;宏观裂缝继续发展,最后造成公路断板。这个过程大致可以分3个阶段:第1阶段是在浇筑和凝结过程中产生的初期损伤和开裂,形成微裂缝;第2阶段是使用期间荷载造成的损伤加剧和裂缝扩展,形成宏观裂缝;第3阶段是断裂破坏阶段。
2水泥混凝土路面裂缝的几种类型
2.1沉降裂缝
可分为2种情况:一是混凝土浇筑后,水泥和骨料自然下沉,同时产生泌水,在沉降过程中发生的裂缝;二是混凝土浇筑后,水泥和骨料在下沉阶段,如受到钢筋和其它预埋件的局部阻碍及模板移动,使该处混凝土产生拉应力和剪应力时,该处就会产生沉降裂缝。裂缝一般均在浇筑后1~3 h发生,属硬化前裂缝[2]。待沉降终止时迅速进行处理,重新加压抹平,使裂缝闭合。
2.2温度裂缝
混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,在炎热或大风天气,表面游离水分蒸发过快,混凝土体积急剧收缩,导致开裂。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。防止温度裂缝应合理选择级配,采用水化热较低的水泥,减少水泥用量及用水量,降低混凝土膨胀值。在施工管理中应重视人工降温措施,切缝要及时。
2.3干缩裂缝
水泥混凝土浇筑后,在硬化的过程中,由于水泥水化生成物的体积比原来物质的体积小,加上游离水在空气中蒸发及凝胶体失水而紧缩,随着混凝土体积收缩产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度,而产生干缩裂缝。干缩裂缝多发生在高温炎热季节,混凝土表面水分散失快,体积迅速收缩,而内部温度变化小,收缩小,表面收缩变形受到内混凝土的约束,也会引起表面裂缝。
2.4超载裂缝
由于交通运输业的迅速发展,超载车辆越来越多,造成水泥混凝土路面损坏,致使路面开裂断板。据有关资料记载,汽车超载情况相当普遍,超载率达到了40%~80%,超出限载吨位2~3倍,车载重量达到了60 t,相当于一节火车的载重量,汽车超载严重损害了公路。
3防治混凝土路面裂缝的措施
3.1根据车辆流量进行道路设计
为了减少水泥混凝土路面的裂缝,公路设计、施工、管理等相关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家,对水泥混凝土路面的设计理论及规范要求,进行深入细致地研究和讨论。根据当地的地理位置,环境、地形、沿线工程地质和水文地质,特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况,提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求,以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统,提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求[3]。
3.2严格控制混凝土材料质量
严格做好材料管理工作,杜绝在水泥混凝土路面施工中使用不合格材料。合格的原材料是保证混凝土质量的必要条件。对于安定性差,游离氧化钙(CaO)超标及强度不足的水泥应禁止使用;不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用;尽量采用旋转窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。选择合格的含泥量较少的材料,集料(砂、碎石)含泥量超标时应更换料源或将其认真冲洗至达到要求方可使用;对有机质含量超标的集料应严格禁止使用。按混凝土配合比准确配料,单位水泥用量要精确称量,误差值控制在1%以内。集料的含水量要及时测定,以便控制适宜的用水量,保持水灰比准确;为减少用水量,改善和易性可使用合适的外掺剂;用水量误差不得超过1%,外加剂控制在2%以内。采用电子称或其他现代配料机械设备准确配料,尽量不采用人工手推车按车计量的配料方法,集料称量误差控制在3%以内[4]。
3.3施工中严把每道工序质量关
混凝土拌和时,如果集料温度过高,应采用降温措施后再配料拌和的办法。如果采用撒水降温方法的方法,应及时测定含水量,调整拌和用水量,以保证水灰比值不变。注意混凝土施工操作方法,减少从搅拌到成型之间的时间和运输路程,避免混凝土过早凝聚而致微裂。必须坚持做到使混凝土相互粘结密实稳定,有效消除界面裂缝和砂浆裂缝。
3.4严格禁止超载超重车辆上路
超载超重车辆已成为破坏水泥混凝土路面的首要因素。路面板荷载拉应力的大小,取决于荷载的大小。汽车荷载是冲击荷载,其与车辆轮胎对路面的静止压力有关。要减小轮胎对路面的静止压力,就要对车辆实行限载管理,禁止超载的车辆上路。同时要采取限速措施,降低车辆荷载的震动频率;对于路方面,要提高路面的平整度,降低车辆的震动幅度。
水泥混凝土路面裂缝产生的原因是比较复杂的,它和设计、施工及原材料的质量均有密切关系,但通过一些措施,可以最大限度地减少裂缝的产生,延长道路的使用寿命,改良路况。总之,要减少水泥混凝土路面的裂缝,首先,在设计施工时严格按质量要求完成每一道工序;其次,在道路养护过程中,严禁超载超重车辆上路。把握好了这2点,工程质量就会达到理想的效果,道路也会在设计寿命期间安全使用。
4参考文献
[1] 中国建筑科学研究院.GBJ 50204—92混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 中华人民共和国交通部.GBJ 97—87水泥混凝土路面施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,2000.
[3] 郑永辉.浅谈水泥混凝土路面裂缝的原因及预防措施[J].运输经理世界,2004(7):45-48.
[4] 交通部公路管理司.公路养护与管理手册[M].北京:人民交通出版社,2000:80-81.