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摘要:文章通过分析水泥砼路面出现早期裂缝的原因,提出了预防、控制和减少裂缝出现及其处理的方法。
关键词:水泥混凝土路面;早期裂缝;早期养护
水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性强、使用寿命长、抗滑性能好、有利于夜间行车等优点,是高等级道路常用的路面结构,但路面一旦损坏,修补工作量大,且影响交通。裂缝是水泥混凝土路面早期出现的病害之一,发展下去还容易产生唧泥、错台、拱起等路面损坏现象。产生裂缝的原因除与混凝土本身的特性有关外,还与设计、施工、周围环境、气候等外界因素有关。预防、控制和减少砼早期裂缝产生是减少路面损坏的关键环节。常见的裂缝有纵向或横向的断裂,角隅处的折断及混凝土表面裂纹等。本文通过分析早期裂缝的形成原因从以下几方面阐述预防、控制和减少砼早期裂缝产生的方法。
一、合理地设计砼板的厚度和平面尺寸
水泥混凝土路面板内不同深处的温度,随气温的变化而变化,这种变化使砼板出现膨胀和收缩变形的趋势,当变形受阻时板内便产生胀缩应力或翘曲应力,应力过大容易产生裂缝。设计时按板内产生的荷载应力和温度应力确定板厚;板的平面尺寸、接缝的位置和结构直接影响板的受力。砼的板面尺寸尽可能接近正方形,以改善其受力情况,一般板宽和板长之比控制在 1:1.3 以内为佳;板宽可按车道和路缘带的宽度确定,但过宽容易产生纵向断裂,板长一般取 4~6 米较合理,否则易产生早期裂缝。
二、基层要具有足够的强度、刚度、水稳定性及平整度
基层表面平整度不好会直接影响砼板的厚度,致使其强度不一致,收缩应力不平衡,同时还影响砼板的自由伸缩,导致板的裂缝产生;砼的强度对面层应变有影响外,本身的强度不足或均匀性差也易促成砼板的沉陷、断裂、错台,当基顶弹性模量小于设计值时,开放交通的初期,在自重和车轮荷载作用下,会产生较大的变形,当弯拉应力大于混凝土的容许弯拉应力时,路面板会产生开裂。干旱高温季节对基层要采取必要的湿润洒水措施,避免接近基层的砼过早地失去水分产生干缩裂缝,或者在基层上面设置沥青下封层。
三、严格控制混凝土施工配合比
砼配合比兼顾经济性的同时应满足弯拉强度、工作性、耐久性等技术要求,水泥用量和水灰比与裂缝的产生有直接关系。在施工过程中配料称量控制环节容易发生施工配合比不合理。水泥用量偏大,则增大砼中的水化热,引起内外温差及收缩过大,增加裂缝出现的可能性;如果水泥用量过小,则砼的耐久性差,强度和抗裂性能降低,不能抵抗由于温度变化及干缩引起的应力;在水泥用量一定的条件下用水量越少,砼的强度越高,但易产生干缩裂缝;水灰比增大抗裂性能降低。所以施工时一定要严格按施工配合比对各种材料称量。
四、根据线形合理安排砼浇筑顺序
当道路处在纵坡大的地段时,混凝土的浇筑方向自低向高进行较为合理,这样才能保证混凝土的密实度。相反,如果自高向低进行浇筑,此时由于混凝土處在流态中,自重产生的下滑分力一方面直接影响混凝土的捣实效果;另一方面由于混凝土本身具有粘聚性,在振动梁振捣过程中,有带动坡面上部混凝土一同下滑的趋势。这种滑行趋势,对于初凝后的混凝土是非常不利的,增加了早期裂缝发生的可能性。在道路弯道上进行浇筑时宜先浇外弯后浇内弯。如果先浇内弯,当气温升高时,内弯向外有微量的膨胀,后浇的混凝土则由于初期强度低,同时受到基底的约束力及侧向拉应力,极易在中缝处拉裂。
五、控制好施工质量
混凝土在运输及卸料过程中产生离析或由于过振的影响, 造成混凝土骨料结构分离,上小下大,降低混凝土的抗裂强度。施工中密实度不足也是造成开裂的原因。模板在振捣过程中走模、漏浆或振捣不足等造成的蜂窝、麻面、空洞等削弱了断面强度。胀缝是极易裂开的部位之一,当传力杆偏移、倾斜,气温升高,混凝土膨胀时,传力杆不能正常胀缩, 在传力杆接头处应力集中, 向外边缘倾斜的一端将顶破混凝土表面。为此,设计中考虑在胀缝板两端设置钢筋笼,使长 80 ㎝的钢筋砼板均匀承受传力杆的剪应力。这样能有效的避免传力杆的顶裂。
六、选择合理时间及时锯缝
通常混凝土路面浇筑后强度达到 10MP 时就应该切缝。因为混凝土在硬化过程中产生的热量使体积膨胀,冷却后体积收缩,加上硬化过程中的干缩作用,又受到地基的约束作用,在胀缝之间,砼内部存在较大的拉应力,及时切缝,才能使应力释放,避免在应力与抗力之比最不利地段出现不规则裂缝;切缝中尤其要注意的是双幅分开浇筑的路段,在后半幅施工中若碰上气温骤降,则应尽快切缝,时间来不及也应切原半幅已缩断的对应位置。在温差超过 20℃,切缝时间不应超过 24h,否则因原混凝土急剧收缩,缩缝张开,新浇混凝土在对应位置会撕裂。另外过早切缝也会使砼中部底层或边角面层出现一些细微裂缝,当应力集中时裂缝扩张加大。
七、加强早期养护
早期养护中应保持砼表面经常处在湿润的环境中。因为混凝土具有干缩变形的特性,干缩变形发生在混凝土表面,一般进行缓慢;当外界环境低于砼本身湿度时,水分被蒸发,砼结构中空隙受到压缩,可导致收缩;故早期养护失水时会出现干缩裂缝,严重时会导致龟裂。当砼路面铺筑完成后要立即开始养生,机械摊铺的采用喷洒养护剂,同时保湿覆盖方式养生 ;人工摊铺的可用草垫保湿养生不少于 14 天。
混凝土早期裂缝形成的原因很多,只有在各个环节上加以控制,才能预防、控制和减少砼早期裂缝产生。
关键词:水泥混凝土路面;早期裂缝;早期养护
水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性强、使用寿命长、抗滑性能好、有利于夜间行车等优点,是高等级道路常用的路面结构,但路面一旦损坏,修补工作量大,且影响交通。裂缝是水泥混凝土路面早期出现的病害之一,发展下去还容易产生唧泥、错台、拱起等路面损坏现象。产生裂缝的原因除与混凝土本身的特性有关外,还与设计、施工、周围环境、气候等外界因素有关。预防、控制和减少砼早期裂缝产生是减少路面损坏的关键环节。常见的裂缝有纵向或横向的断裂,角隅处的折断及混凝土表面裂纹等。本文通过分析早期裂缝的形成原因从以下几方面阐述预防、控制和减少砼早期裂缝产生的方法。
一、合理地设计砼板的厚度和平面尺寸
水泥混凝土路面板内不同深处的温度,随气温的变化而变化,这种变化使砼板出现膨胀和收缩变形的趋势,当变形受阻时板内便产生胀缩应力或翘曲应力,应力过大容易产生裂缝。设计时按板内产生的荷载应力和温度应力确定板厚;板的平面尺寸、接缝的位置和结构直接影响板的受力。砼的板面尺寸尽可能接近正方形,以改善其受力情况,一般板宽和板长之比控制在 1:1.3 以内为佳;板宽可按车道和路缘带的宽度确定,但过宽容易产生纵向断裂,板长一般取 4~6 米较合理,否则易产生早期裂缝。
二、基层要具有足够的强度、刚度、水稳定性及平整度
基层表面平整度不好会直接影响砼板的厚度,致使其强度不一致,收缩应力不平衡,同时还影响砼板的自由伸缩,导致板的裂缝产生;砼的强度对面层应变有影响外,本身的强度不足或均匀性差也易促成砼板的沉陷、断裂、错台,当基顶弹性模量小于设计值时,开放交通的初期,在自重和车轮荷载作用下,会产生较大的变形,当弯拉应力大于混凝土的容许弯拉应力时,路面板会产生开裂。干旱高温季节对基层要采取必要的湿润洒水措施,避免接近基层的砼过早地失去水分产生干缩裂缝,或者在基层上面设置沥青下封层。
三、严格控制混凝土施工配合比
砼配合比兼顾经济性的同时应满足弯拉强度、工作性、耐久性等技术要求,水泥用量和水灰比与裂缝的产生有直接关系。在施工过程中配料称量控制环节容易发生施工配合比不合理。水泥用量偏大,则增大砼中的水化热,引起内外温差及收缩过大,增加裂缝出现的可能性;如果水泥用量过小,则砼的耐久性差,强度和抗裂性能降低,不能抵抗由于温度变化及干缩引起的应力;在水泥用量一定的条件下用水量越少,砼的强度越高,但易产生干缩裂缝;水灰比增大抗裂性能降低。所以施工时一定要严格按施工配合比对各种材料称量。
四、根据线形合理安排砼浇筑顺序
当道路处在纵坡大的地段时,混凝土的浇筑方向自低向高进行较为合理,这样才能保证混凝土的密实度。相反,如果自高向低进行浇筑,此时由于混凝土處在流态中,自重产生的下滑分力一方面直接影响混凝土的捣实效果;另一方面由于混凝土本身具有粘聚性,在振动梁振捣过程中,有带动坡面上部混凝土一同下滑的趋势。这种滑行趋势,对于初凝后的混凝土是非常不利的,增加了早期裂缝发生的可能性。在道路弯道上进行浇筑时宜先浇外弯后浇内弯。如果先浇内弯,当气温升高时,内弯向外有微量的膨胀,后浇的混凝土则由于初期强度低,同时受到基底的约束力及侧向拉应力,极易在中缝处拉裂。
五、控制好施工质量
混凝土在运输及卸料过程中产生离析或由于过振的影响, 造成混凝土骨料结构分离,上小下大,降低混凝土的抗裂强度。施工中密实度不足也是造成开裂的原因。模板在振捣过程中走模、漏浆或振捣不足等造成的蜂窝、麻面、空洞等削弱了断面强度。胀缝是极易裂开的部位之一,当传力杆偏移、倾斜,气温升高,混凝土膨胀时,传力杆不能正常胀缩, 在传力杆接头处应力集中, 向外边缘倾斜的一端将顶破混凝土表面。为此,设计中考虑在胀缝板两端设置钢筋笼,使长 80 ㎝的钢筋砼板均匀承受传力杆的剪应力。这样能有效的避免传力杆的顶裂。
六、选择合理时间及时锯缝
通常混凝土路面浇筑后强度达到 10MP 时就应该切缝。因为混凝土在硬化过程中产生的热量使体积膨胀,冷却后体积收缩,加上硬化过程中的干缩作用,又受到地基的约束作用,在胀缝之间,砼内部存在较大的拉应力,及时切缝,才能使应力释放,避免在应力与抗力之比最不利地段出现不规则裂缝;切缝中尤其要注意的是双幅分开浇筑的路段,在后半幅施工中若碰上气温骤降,则应尽快切缝,时间来不及也应切原半幅已缩断的对应位置。在温差超过 20℃,切缝时间不应超过 24h,否则因原混凝土急剧收缩,缩缝张开,新浇混凝土在对应位置会撕裂。另外过早切缝也会使砼中部底层或边角面层出现一些细微裂缝,当应力集中时裂缝扩张加大。
七、加强早期养护
早期养护中应保持砼表面经常处在湿润的环境中。因为混凝土具有干缩变形的特性,干缩变形发生在混凝土表面,一般进行缓慢;当外界环境低于砼本身湿度时,水分被蒸发,砼结构中空隙受到压缩,可导致收缩;故早期养护失水时会出现干缩裂缝,严重时会导致龟裂。当砼路面铺筑完成后要立即开始养生,机械摊铺的采用喷洒养护剂,同时保湿覆盖方式养生 ;人工摊铺的可用草垫保湿养生不少于 14 天。
混凝土早期裂缝形成的原因很多,只有在各个环节上加以控制,才能预防、控制和减少砼早期裂缝产生。