水泥混凝土路面裂縫的原因分析及預(yù)防措施

劉　斌

摘要:本文主要從水泥混凝土路面裂縫的分類(lèi),產(chǎn)生的原因以及預(yù)防措施,談一些淺顯的看法以供借鑒。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面裂縫原因分析

0 引言

我國(guó)著名混凝土裂縫專家王鐵夢(mèng)經(jīng)過(guò)大量的研究認(rèn)為:“混凝土的裂縫是不可避免的,但有害程度是可能控制的”。混凝土專家的研究說(shuō)明了混凝土裂縫的普遍性與必然性,同時(shí)也指出了防止混凝土裂縫的可能性與必然性。在我國(guó),作為高等級(jí)的水泥混凝土路面,發(fā)展十分迅速,目前,水泥混凝土路面每年的建設(shè)里程已超過(guò)1.5萬(wàn)公里,而且還有加速發(fā)展的趨勢(shì),但水泥混凝土路面所面臨的挑戰(zhàn)也是相當(dāng)嚴(yán)峻的,突出的問(wèn)題有:破環(huán)嚴(yán)重,破損速度較快,修復(fù)困難。其裂縫正成為水泥混凝土路面的質(zhì)量通病之一,必須引起重視,認(rèn)真分析其原因,積極采取預(yù)防措施加以防治。本文主要從水泥混凝土路面裂縫的分類(lèi),產(chǎn)生的原因以及預(yù)防措施,談一些淺顯的看法以供借鑒。

1 水泥混凝土路面裂縫的分類(lèi)

1.1 按裂縫在厚度方向發(fā)生程度分 ①表面裂縫。主要是由混凝土混合料的早期過(guò)快失水干縮引起的厚度方向未完全斷裂的裂縫,其主要表現(xiàn)形式為不規(guī)則短小裂縫;②貫穿裂縫。由水泥混凝土表面裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的已完全折斷成兩塊以上的裂縫(也稱斷板)。

1.2 按裂縫發(fā)生的方向分 ①橫向裂縫。垂直于行車(chē)方向的有規(guī)則的裂縫;②縱向裂縫。順路方向出現(xiàn)的裂縫;③斜向裂縫。不平行于順路方向及不垂直于行車(chē)方向的裂縫;④交叉裂縫。兩條或兩條以上相互交錯(cuò)的裂縫。

1.3 按裂縫發(fā)生的時(shí)期分 ①早期裂縫?；炷谅访鏉沧⑼瓿珊?未完成硬化和開(kāi)放交通就出現(xiàn)的斷板,稱為早期裂縫和施工裂縫;②使用期裂縫。混凝土路面開(kāi)放交通后出現(xiàn)的裂縫,也稱后期裂縫。

1.4 按路面損壞程度分 可分為:輕微、中等、嚴(yán)重三個(gè)等級(jí)

2 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因

引起水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于溫度應(yīng)力與荷載應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度或者是混凝土的自身收縮(包括失水收縮和溫度收縮)及其與基層間的強(qiáng)大摩擦力(包括靜摩擦力和粘結(jié)剪應(yīng)力)。這兩個(gè)方面與施工工藝和混凝土材料本身有著密切的關(guān)系。

2.1 施工原因 水泥混凝土路面的施工,是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。合理利用施工機(jī)械,施工工藝和施工方法對(duì)避免和預(yù)防混凝土路面的早期裂縫尤為重要。

2.1.1 基層施工原因①基層標(biāo)高失控,造成路面厚度不一致,過(guò)薄或厚薄交界處將成為薄弱斷面,在混凝土收縮時(shí),難以承受拉應(yīng)力而開(kāi)裂。②基層不平整會(huì)增加其與混凝土里面的摩擦力,也易在較薄弱處產(chǎn)生開(kāi)裂。③基層干燥會(huì)吸收混凝土拌和物中的水分,使底部混凝土失水,強(qiáng)度降低導(dǎo)致開(kāi)裂。④基層壓實(shí)度不足,達(dá)不到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,由于水文條件的變化和行車(chē)荷載作用,產(chǎn)生不均勻沉降,從而導(dǎo)致開(kāi)裂。

2.1.2 面層施工原因①混凝土混和料攪拌不足或過(guò)分,振搗不密實(shí),形成混凝土強(qiáng)度不足或粗細(xì)骨料離析分層,易導(dǎo)致早期開(kāi)裂。②混凝土在拌和時(shí),由于水化熱產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差,其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于混凝土本身的強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。③混凝土在運(yùn)輸時(shí),由于運(yùn)距較長(zhǎng)或路面不平顛簸振動(dòng)作用,使混凝土混合物產(chǎn)生漏漿失水以及分層離析,也會(huì)使?jié)矒v后的路面產(chǎn)生裂縫。④養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng),使混凝土失去凝結(jié)硬化所需的水分,從而形成干縮裂縫。⑤沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行路面切縫,混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力,由熱脹冷縮原理,在混凝土板較薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫,主要以橫向裂縫為主。⑥施工過(guò)程中由于種種原因過(guò)早的通車(chē),使混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前就承受動(dòng)力荷載,也會(huì)產(chǎn)生早期裂縫。

2.2 材料原因

2.2.1 水泥的品種選用不當(dāng)以及指標(biāo)不合格。如果使用的水泥水化熱較高,收縮性大宜導(dǎo)致塑性收縮裂縫,而水泥的細(xì)度過(guò)大,游離氧化鈣含量超標(biāo),也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 粗細(xì)骨料不合格。砂、石子含泥量大,有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo),表面粉塵較多以及級(jí)配不好,必然會(huì)造成水泥與集料的界面粘結(jié)不良,從而形成開(kāi)裂。

2.2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)的合理與否,影響著混凝土路面的強(qiáng)度與施工質(zhì)量,應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的配合比?；炷恋膯挝凰嘤昧科?水灰比偏大都易使混凝土面板產(chǎn)生裂縫。

3 預(yù)防措施

3.1 從施工工藝上控制

3.1.1 基層質(zhì)量的控制①基層應(yīng)采用水泥穩(wěn)定類(lèi)基層,有條件的地方建議采用水泥穩(wěn)定風(fēng)化料基層。應(yīng)控制水泥的含量,不宜過(guò)高,也不宜過(guò)低,過(guò)高容易產(chǎn)生裂縫,過(guò)低強(qiáng)度不夠,穩(wěn)定性差。水泥含量一般控制4—5%為宜。②建議采用廠拌法拌合基層料,能保證拌合物的均勻性和配料準(zhǔn)確,質(zhì)量容易控制。③基層施工時(shí),采用拉鋼線的方法嚴(yán)格控制頂面標(biāo)高和平整度,按照規(guī)范要求進(jìn)行碾壓,確?；鶎拥膲簩?shí)度達(dá)到95%。④加強(qiáng)基層的養(yǎng)護(hù)工作,在混凝土路面施工之前應(yīng)保證基層面的濕潤(rùn)狀態(tài)。⑤為減少混凝土與基層之間的摩阻力,建議采取在基層面上加鋪塑料薄膜或?yàn)⒉颊硨佑偷姆椒ā?/p>

3.1.2 混凝土面層的質(zhì)量控制①應(yīng)保證混凝土拌合物的和易性,準(zhǔn)確掌握配合比和用水量。采用機(jī)械拌合時(shí)間不得少于90s,摻外加劑時(shí),攪拌時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。若集料溫度過(guò)高,應(yīng)采取降溫措施再配料拌合。原材料進(jìn)入攪拌筒的順序?yàn)槭铀嗌啊＂诨炷谅访媸┕で?應(yīng)保證各種機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn),提前做好各種準(zhǔn)備工作,保證施工的連續(xù)性。③加強(qiáng)振搗,采用插入式振搗器與振動(dòng)梁配合施工。插入式振搗器振搗完畢后,再用振動(dòng)梁進(jìn)一步振搗找平,沿混凝土表面拖拉振實(shí),移動(dòng)速度應(yīng)均勻緩慢,發(fā)現(xiàn)缺料處,應(yīng)及時(shí)填料,多余的集料適當(dāng)鏟除,此項(xiàng)工作由專人負(fù)責(zé)。振動(dòng)梁應(yīng)往返兩次,第一次為填料找平,第二次為進(jìn)一步找平振搗,切實(shí)提高混凝土的密實(shí)度。④加強(qiáng)混凝土路面的養(yǎng)生工作。在混凝土抹面工作2h后,用手指輕壓混凝土表面沒(méi)有痕跡時(shí)開(kāi)始進(jìn)行。一般采用草簾覆蓋,上面灑水濕潤(rùn),灑水次數(shù)應(yīng)保證混凝土表面有足夠濕度。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d,具體時(shí)間應(yīng)視氣溫而定。⑤及時(shí)的切縫是減少混凝土產(chǎn)生裂縫的有效措施,應(yīng)采用多臺(tái)切縫機(jī)同時(shí)作業(yè),以保證切縫及時(shí)。具體切縫時(shí)間應(yīng)以混凝土強(qiáng)度達(dá)到8.0Mpa以上時(shí)進(jìn)行,切縫深度為混凝土板厚的1/3~1/4。有資料表明:軟切縫工藝可提前切縫時(shí)間,預(yù)防混凝土路面斷板。⑥加強(qiáng)交通管制,在混凝土養(yǎng)護(hù)期間,嚴(yán)禁機(jī)動(dòng)車(chē)輛和行人通行,在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%后(約3d),方可準(zhǔn)許行人通行。

3.2 從材料上控制

3.2.1 應(yīng)盡量選用強(qiáng)度高、收縮性小、安定性好、耐磨性強(qiáng)的普通硅酸鹽水泥,不同標(biāo)號(hào)和不同品種的水泥嚴(yán)禁混合使用,檢驗(yàn)不合格的水泥禁止使用。水泥標(biāo)號(hào)不得低于325號(hào)。

3.2.2 粗細(xì)骨料的含泥量一般不能超過(guò)3%,石子應(yīng)該有一定的硬度和抗壓碎能力,粒徑不得大于40mm,砂應(yīng)選用潔凈的中砂,骨料的級(jí)配應(yīng)良好,以確?；炷涟韬衔锞哂凶銐虻膹?qiáng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

王鐵夢(mèng)教授曾經(jīng)說(shuō)過(guò):我們永遠(yuǎn)不可能戰(zhàn)勝裂縫,不可能消滅裂縫,不可能杜絕裂縫,只能控制裂縫,允許無(wú)害裂縫的存在,要求不出現(xiàn)和少出現(xiàn)有害裂縫,并把無(wú)害裂縫減少到最低限度。這說(shuō)明了混凝土這種特殊材料產(chǎn)生裂縫的必然性和正常性,但只要我們能找到裂縫產(chǎn)生的根本原因,正確對(duì)待裂縫,從思想上引起重視,在材料上、施工工藝上采取合理可行的措施,嚴(yán)格按照施工規(guī)范施工,就一定能減少混凝土路面產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。