王治榮,劉玉紅
開封市市政工程總公司(475004)
混凝土路面一直以來都是我國主要的路面形式,適應載重大、速度高、密度大的車輛運輸需要,具有整體性好、強度高、使用壽命長、養(yǎng)護費用低、行車速度高、安全舒適、經濟效益高等優(yōu)點。但混凝土路面裂縫問題也一直是影響工程質量和其發(fā)展的一大桎梏,如何做好混凝土路面裂縫控制以成為人們面對的技術難點。
混凝土路面裂縫的常見形式主要有縱縫、橫縫、表面裂縫三種。
此種裂縫一般出現(xiàn)在通車以后,表現(xiàn)為上下貫通,縫寬而且延伸較長,有時長達十幾米,影響面積較大,裂縫處理也比較困難,使該段路面板失去承載力和整體穩(wěn)定性能,危害較大,此裂縫以預防為主。
該類裂縫為混凝土路面裂縫的主要形式。該裂縫與路中心線基本垂直,其隨出現(xiàn)時間的不同,其特征也存在明顯的區(qū)別,縫寬不一,縫長有的貫穿整個路幅的,也有的貫穿部分路幅的。在混凝土硬結以前出現(xiàn)時,縫短細而且淺,如發(fā)現(xiàn)及時可通過再次抹面來消除,一般在混凝土硬結后即終止,危害較小。另一種出現(xiàn)在混凝土硬結后,初始時縫較細,經過一段時間后,縫逐漸變寬,而且往往在通車之前就會導致整塊板斷裂,形成斷板,因其影響了混凝土路面的整體強度,而且雨雪水易透縫滲入基層,加速路面的破壞[1]。
混凝土路面表面裂縫,亦稱塑性收縮裂縫,是指混凝土澆筑后仍處于塑性狀態(tài)時,由于表面水分蒸發(fā)速度過快而產生的裂縫。這類裂縫縫隙多在表面出現(xiàn),形狀不規(guī)則,長短寬窄不一,呈龜裂狀,肉眼可見,深度一般不超過50mm,不會深入混凝土內部,危害較小,但外觀難看。
由于施工的不均勻性、組成材料的質量不符合技術要求,施工工藝不妥、振搗不密實、過早通車、養(yǎng)護不規(guī)范、配合比不正確、施工時嚴重偷工減料等原因,往往實際的混凝土路面強度達不到設計強度,使得路面的承載力達不到應有的要求?;炷谅访姘逶谲囕嗇S載的反復作用產生荷載應力時,將產生裂縫,如此繼續(xù)作用,將導致混凝土破壞。
混凝土路面基層是保證路面的整體強度,延長混凝土路面使用壽命的重要結構層,具有調節(jié)路面板與地基土之間的關系,使路面整體結構具有比較經濟、合理的功能[2]。路基質量問題往往是導致路面開裂的主要原因:一方面,路基壓實層不平整致使路面厚度不一樣,有厚、有薄,在混凝土收縮時,路面板與基間產生強大的摩擦力,在較薄處易開裂;另一方面,一個基層干燥也會造成板面斷裂,基層干燥會吸收混凝土的水分,使底部混凝土失水,強度降低導致開裂;此外,在車載的反復作用下,在板邊角之下的地基比板中之下的地基會產生較大的塑性變形,使部分地基與板底之間喪失緊密的接觸條件,造成混凝土板下的局部脫空,使板在被架空處產生受彎破壞。
地基土的穩(wěn)定性差或不均勻時,在車載的反復作用下,以及在周圍水溫變化的影響下,會出現(xiàn)較大的不均勻變形,仍將導致混凝土路面使用品質的下降和路面板的損壞、斷裂。另外軟弱基礎處理不好,基礎濕軟或碾壓不密實,導致混凝土路面脫空,開裂成縫。
施工期間,混凝土在干燥脫水、溫度變化、干濕交替等因素的作用下會發(fā)生變形?;炷涟滋鞚仓r氣溫較高,夜間氣溫較低,較大的溫差使混凝土路面產生收縮與翹曲,使板內產生拉與拉彎應力,當應力超過混凝土的強度時,導致裂紋的產生。在后期使用過程中,由于混凝土直接暴露在大氣中,一年四季大氣溫度周期性變化及晝夜氣溫的變化,使得混凝土路面的溫度也隨之產生收縮與膨脹等變形,而路面因溫度變化所產生的變形如果得不到釋放,即不能自由伸縮,路面將產生巨大的溫度內應力,從而導致混凝土路面板開裂。
施工過程中混凝土的原材料、配合比、振搗、切割、養(yǎng)護等因素都會對裂縫產生較大的影響。如使用商品泵送混凝土比采用現(xiàn)場自拌混凝土更容易開裂;由于搶進度搶工期等原因,盲目施工作業(yè)等。
原材料的質量是決定混凝土質量的根本因素,施工中應盡量使用同一個廠家生產的同一品牌,同一級別水泥,并按規(guī)定做好復試實驗。面層混凝土材料必須具有較高的抗彎拉強度、耐磨性、耐凍性以及盡可能低的膨脹系數和彈性模量。粗集料應質地堅硬耐磨、潔凈,符合規(guī)定級配,最大粒徑不應該超過40mm。粗集料應顆粒堅硬耐磨,具有良好的級配,表面粗糙有棱角。清潔和有害雜質含量少,細度模數在2.5以上。水泥一般要使用普通硅酸鹽水泥,強度為42.5、52.5和62.5級。拌制和養(yǎng)生混凝土的水以飲用水為宜。
對于裂縫控制,設計階段很關鍵。比如,在設計時應盡量避免因結構斷面突變造成應力集中,并積極采用補償收縮混凝土技術(如摻入膨脹劑),還要重視構造鋼筋的配置,如鋼筋的用量、直徑大小等。
認真進行混凝土配合比設計,確保符合設計要求的混凝土配合比。原材料的數量應該采用重量比,并且以現(xiàn)場材料實際情況確定施工配合比,配料應該準確稱量,并應將施工配合比例明碼標出,不得隨意改動[3]。
路基施工必須分層填筑,分層碾壓,嚴禁路改工程中滾填,一般路段壓實度不得大于30 cm,構造物兩側松鋪厚度不得大于20 cm。不同性質的土不能混填,同一種土填筑厚度不能小于50 cm。路基填筑須全幅填筑,一次到位,嚴禁幫寬。碾壓過程中,要控制好含水量,壓實度達到規(guī)范要求后,方可進行后續(xù)施工,壓實度檢測每層2000 m2不少于4點。根據不同填土類型和壓實厚度,選擇好壓實設備,對于砂礫土振動壓路機具有滾壓和振動雙重作用,效果較好。
提高混凝土密實度可以有效提高混凝土強度。在路面施工過程中,混凝土振搗一般采用震動棒、平板振動器、振動梁相結合,根據所選的機械類型,合理控制震動方式和振動時間。采取措施有效排除混凝土面層中的部分空氣和過剩的水分,使混凝土表面形成一定厚度的結構特別密實的面層,提高混凝土的早期強度。
對現(xiàn)澆混凝土進行及時養(yǎng)護,一方面可以有效避免混凝土面板裂縫的產生,另一方面保證了混凝土水化反應正常進行和強度正常增長。在炎熱的夏季,由于水分蒸發(fā)快,混凝土表面失水過多容易形成干縮裂縫,時常由于養(yǎng)護不及而發(fā)生龜裂,甚至發(fā)生斷裂裂縫。在混凝土面板澆筑后,表面用手指輕壓不出印痕時,即可用養(yǎng)護劑、草袋、薄膜等噴灑或覆蓋養(yǎng)護,養(yǎng)護期一般不少于7天。在混凝土路面養(yǎng)護過程中,還必須做好預防性、經常性養(yǎng)護,通過經常的巡視觀察,及早發(fā)現(xiàn)缺陷、查清原因,不失時機的采取措施,以保持路面狀況的完好。
加強新澆筑混凝土路面的看護,在未達到設計強度的40%以上時嚴禁車輛通行,嚴格控制超重車輛通過,需要時可采取交替澆筑,在施工組織時合理安排,并在養(yǎng)護期間安設必要的防護設施。
眾所周知,混凝土很容易產生裂縫,而且其產生的原因也是很多因素綜合作用的結果,而裂縫的產生將極大的影響到混凝土路面的使用性能和使用質量,但是大量的科學研究以及成功的工程實例都表明:只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中充分考慮到各種因素的影響,還是完全可以避免危害路面的裂縫的產生。
[1]GBJ50164-92,混凝土質量控制標準[S].
[2]吳爐慶,等.公路工程施工質量管理探討[J].工程技術,2008(7).
[3]徐培華,王安玲.公路工程混合料配合比設計與試驗技術手冊[M].北京:人民交通出版社,2001.