水泥混凝土路面早期斷裂的原因及防治方法

楊 光

1 水泥混凝土早期斷板的原因

所謂早期斷板是指施工過程中到竣工后通車使用不超過6個月時,板面發(fā)生斷裂現(xiàn)象。其主要原因如下。

1.1 原材料影響

1)水泥的安定性差,強度不足。水泥中的游離氧化鈣在凝結過程中水化很慢,水泥凝結硬化后還在繼續(xù)起水化作用,當游離的氧化鈣超過一定限量時,就會破壞已經(jīng)硬化的水泥石或使抗拉強度下降。水泥強度不足也會影響混凝土的初期強度,使開裂斷板的幾率大大增加。水泥的水化熱高,收縮大也易導致開裂。2)集料(砂、碎石等)含泥量及有機質含量過大。水泥混凝土中水泥石與骨料的界面粘結不良往往是產(chǎn)生初期開裂的薄弱部位。集料的含泥量和有機質超過規(guī)范要求,就會造成界面缺陷,容易開裂。

1.2 混凝土配合比影響

1)混凝土中的水泥用量和水灰比越大,收縮量則越大,單位水泥用量偏大,使水化熱和收縮增加;水泥用量低,強度不足,都易導致水泥混凝土路面早期斷裂。2)水泥完全水化的最低水灰比約為0.26～0.29,施工中采用較高的水灰比為了滿足和易性的需要以利于施工。但偏大的水灰比增加水泥混凝土初期骨料表面的水膜厚度,降低強度,導致混凝土路面斷裂。

1.3 路基及基層影響

1)路基填筑使用了不適宜的材料。由于施工中在路基填筑材料方面控制不嚴,使用了不適宜材料從而造成路基下沉或塌方,以致影響路面直到路面混凝土板破壞。2)軟基處理不當。如停車場原地貌為河流、溝渠等常年積水的淤泥及淤泥質土,軟土地段路基填筑設計要求回填80 cm厚石方,但是施工時未認真按要求處理或處理不完善給路基的穩(wěn)定造成了隱患,形成路基的沉陷或滑移,最終影響路面混凝土板面破壞。3)基層影響。基層不平整使界面摩擦力增大,在過薄或過厚交界處使混凝土形成不均勻收縮導致開裂?；鶎痈稍锘蛴盟缮⒉牧咸幚砘鶎訕烁?、不平整,使混凝土底部失水,降低強度導致開裂。

1.4 施工工藝影響

1)由于混凝土攪拌時間過短或過長、原材料計量不準確導致配合比改變、混凝土拌合料停留時間過長而導致拌合料離析,及振搗不密實形成強度不足或不均勻,導致混凝土早期強度開裂。2)切縫不及時,由于機具故障或操作人員切縫時間掌握不準確或切縫深度不足,造成混凝土內應力集中,在混凝土板的薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫。3)由于養(yǎng)生不及時或養(yǎng)護方法不當造成開裂。尤其是保溫、保濕措施不到位、風速大造成混凝土內外溫差大,使混凝土表面水分蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。

1.5 環(huán)境條件

1)混凝土板的裂縫是由混凝土板的收縮與翹曲引起的,環(huán)境條件不同,混凝土板上下部失水快慢不同,溫度降低引起收縮,混凝土板上下溫差產(chǎn)生翹曲等。2)混凝土在收縮翹曲過程中,受到基層的摩阻力、粘結力以及板周邊的約束力。在強限制條件下,混凝土收縮變形會引起內部很大的彈性拉應力,徐變松弛后的拉應力增長超過混凝土抗拉強度時,混凝土路面就會開裂。

2 水泥混凝土路面早期斷板的防治

2.1 原材料控制

1)對于安全性差及強度不足的水泥禁止使用;不同廠家、不同種類、不同批產(chǎn)的水泥嚴禁混合使用。盡可能采用早期強度高、水化熱低的水泥。

2)盡量降低集料的含泥量,級配應符合配合比要求。

2.2 混凝土配合比控制

1)按試驗混凝土配合比準確配料,單位水泥用量要精確,誤差值控制在1%以內。

2)集料的含水量要及時試驗取量,控制適宜的用水量,保持水灰比的準確,為減少用水量,改善和易性可使用合適的外摻劑,用水量誤差不超過1%,外加劑控制在2%以內。

3)嚴格控制水灰比,可摻適量減水劑。

2.3 面層施工控制

1)嚴格控制運輸、攤鋪和振搗整平。盡量減少運輸距離,控制出機速度,減少混合料等待時間,要控制入模前的坍落度和和易性,對離析的混合料要二次拌和。攤鋪前要嚴格控制運輸車輛的出料高度在1.5 m以內,隨倒隨鋪以免混合料產(chǎn)生離析。水泥混凝土必須振搗均勻密實,如果水泥混凝土振搗不均勻,造成水泥混凝土的密實度不均勻,密實度大與密度小的水泥混凝土產(chǎn)生了不同應力,在密度小的區(qū)域內混凝土面板下部多形成蜂窩和空洞,造成了承受應力的薄弱部位,從而容易產(chǎn)生早期斷板。2)正確安裝傳力桿可以防止斷板。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求,按設計進行,使傳力桿與道路中線及路面平行,如果傳力桿安裝偏斜則在傳力過程中會將混凝土頂破,從而形成裂縫斷板。3)混凝土路面的早期養(yǎng)生。采用覆蓋養(yǎng)生,保證混凝土面板表面濕潤。養(yǎng)生要及時,養(yǎng)生不及時,極易產(chǎn)生開裂,并且對混凝土強度影響很大,早期強度損失大,后期難以補救。4)掌握準確的切縫時間。切縫是混凝土路面橫縫的主要施工方法。切縫關鍵是要掌握好適宜時機,過早易發(fā)生啃邊,殘缺不齊;過晚會出現(xiàn)不規(guī)則斷裂。切縫時間根據(jù)混凝土試塊強度增長情況而定,一般在混凝土強度達到100%前后即可切割,但由于現(xiàn)場氣溫和水泥品種對混凝土強度和縮裂會產(chǎn)生很大影響,因此必要時可采取長距離(一般3塊～4塊板)提前切縫,以避免混凝土板的不規(guī)則斷裂。一般應采用多臺切縫機同時作業(yè),以保證切縫及時。切縫深度為混凝土板厚的1/4～1/3,不宜切縫太淺(少于 1/4)或太深(多于1/3),剩余斷面部分能吸收由于高溫產(chǎn)生的內應力。

2.4 路基、基層的控制

1)路基施工質量控制。清表要徹底,不適宜的材料應全部清除且按規(guī)范要求搞好基底壓實。軟基處理要慎重,并采用合理的施工方案和施工工藝,嚴格按照設計要求進行軟土地基處理。路基填筑過程中,要嚴格按規(guī)范要求選好填料,控制填鋪厚度和粒徑,控制壓實含水量與最佳含水量之差在規(guī)定的范圍內,每層填筑要整平后壓實,形成橫向路拱,做好臨時排水使路基干燥。

2)路面基層質量控制?；鶎討撚泻艽蟮姆€(wěn)定性和均勻性。a.基層應盡可能采用水泥穩(wěn)定基層,嚴格控制細料,以增加基層的水穩(wěn)性;b.嚴格控制基層的厚度,保證強度的均勻;c.采用廠拌法拌基層料,確保拌和均勻和配料準確;d.按照設計要求,保證基層的密實度。

2.5 邊界影響的控制

1)要及時將后澆筑的面板切縫。

2)有中央分隔帶、路緣石等結構物施工時,應在與混凝土面板接觸處涂刷瀝青,使雙方自由伸縮。

3)基層養(yǎng)生結束后,及時澆筑水泥混凝土路面,以防止基層因暴露時間長而產(chǎn)生干縮裂縫。若基層出現(xiàn)裂縫,應采取封閉裂縫處理,預防因基層裂縫反射到面板上來。

2.6 環(huán)境影響的控制

1)在施工中要避免產(chǎn)生較大的溫差效應。溫差效應過大或突變容易造成混凝土板面強度形成的不同步。氣溫較高時,上部強度的形成比下部要快;當氣溫較低時,上部強度的形成比下部要慢,就會誘發(fā)強度較低部位拉斷開裂,形成不規(guī)則斷裂。2)混凝土板凝固階段的溫度特性:在水化熱、氣溫和日光輻射的作用下,板溫隨澆筑時間不同在不同時刻出現(xiàn)峰值和谷值,預測施工開始時的氣溫,預測終凝時的板溫,預測板溫等于預測氣溫加上板溫與氣溫的差,終凝時間一般不超過12 h,將實測開始澆筑混凝土的溫度與第12小時的預測板溫連線,求第10小時的板溫為鋸縫控制溫度,從而求出合理鋸縫時機,一般上午澆筑的板當天鋸縫,下午澆筑的板次日清晨鋸縫。

3 結語

混凝土路面早期斷板的原因如上所述,施工生產(chǎn)中只有逐一落實控制,才能有效地預防斷板的出現(xiàn)。同時,還要及時采取措施,封填微裂縫,如灌注環(huán)氧樹脂,并加強養(yǎng)護工作,對排水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的問題及時處理,避免造成較大的病害。

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