水泥混凝土路面裂縫成因分析

張志鵬,林習(xí)玲

(1.綏化市市政建設(shè)管理處;2.黑龍江東綏高速公路有限責(zé)任公司)

1 路面自身原因?qū)е旅姘彘_裂

(1)原材料因素

施工中嚴(yán)格把住材料關(guān)是保證混凝土質(zhì)量的前提。材料是構(gòu)成混凝土路面的主體,粗集料不具有良好的級配,針片狀顆粒含量太高;細(xì)集料和粗集料中含泥量過高,會降低混合料的粘結(jié)度;所用水泥安定性差或已過期;組成材料的級配不符合標(biāo)準(zhǔn)。這樣的材料組成的混凝土路面面板的彎拉應(yīng)力就達(dá)不到設(shè)計要求,很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂,在使用過程中也會出現(xiàn)更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前進(jìn)行試驗與檢驗是極重要的,要做到不合格的材料堅決不使用,粗、細(xì)骨料級配要合理。

(2)混凝土配合比因素

嚴(yán)格控制混合料組成配合比,使施工配合比與設(shè)計配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級配和雜質(zhì),發(fā)現(xiàn)所購進(jìn)的骨料級配與原試驗級配不符時,必須及時調(diào)整施工配合比,同時還要檢查含泥量,使其不能超標(biāo)。而在施工中最應(yīng)注意的是水灰比的控制,如果水灰比忽大忽小,在攤鋪時又不注意攤鋪的均勻性,就會造成水灰比不同的片塊,在其交界結(jié)合部,由于凝固收縮率或受熱膨脹率不同,形成裂縫和斷板的情況;如果水灰比過大,混合料便偏稀,在其凝固成型時,收縮率就大,一旦縮縫設(shè)置和施工仍按正常進(jìn)行,就會造成縮縫間距相對過長,從而易在較大的收縮應(yīng)變作用下形成裂縫,如果進(jìn)一步發(fā)展,還會形成貫通的混凝土路面斷板,因此,在施工中要嚴(yán)格把住混合料的配比關(guān),特別是水灰比這一關(guān)。

(3)混凝土路面施工工藝因素

攪拌時間不夠,材料拌和不均勻;振搗不密實,有漏振或過振情況都將導(dǎo)致混凝土整體強度不一致,因此在施工中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,將造成水泥混凝土的密實度不均勻。在密度小的區(qū)域內(nèi)混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀,形成了承受應(yīng)力的薄弱部位或區(qū)域,從而易使面板產(chǎn)生斷板。

在混凝土澆筑過程中,要始終保持施工作業(yè)的連續(xù)性,一旦出現(xiàn)間斷作業(yè),必須設(shè)置一道施工縫,并布置傳力桿,以防止因不設(shè)施工縫而出現(xiàn)斷板的現(xiàn)象。在施工中突然遇到雷陣雨的情況,應(yīng)及時采取措施,對已形成強度的混凝土板應(yīng)加快切縫進(jìn)度,減少冷收縮裂縫的產(chǎn)生。

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(shè)計進(jìn)行,使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜,則在傳力過程中會將混凝土頂破,從而形成裂縫而斷板。正確地在縱坡變化處、平曲線及構(gòu)造物結(jié)合部設(shè)置脹縫,是預(yù)防斷板的有力措施?？v坡變化處、平曲線及構(gòu)造物結(jié)合部都是應(yīng)力應(yīng)變集中的位置,在此處設(shè)置脹縫,是減少或釋放應(yīng)力應(yīng)變的最佳方案,它可以大大降低在此處的斷板率。

施工中及時正確地切縫是預(yù)防斷板的有力措施。因混凝土拌和后水化熱較高,初凝早,收縮大,在夏季施工時,熱量散失慢,會形成較大的溫度應(yīng)力,此應(yīng)力會迅速集中于薄弱環(huán)節(jié),當(dāng)水泥達(dá)到終凝后,水泥混凝土即告凝固成型,這時水泥混凝土體收縮變形也在不斷進(jìn)行,并產(chǎn)生了較大的拉應(yīng)力,當(dāng)混凝土路面面板與基層之間的摩擦力大于這個成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力時,在混凝土面板承受拉應(yīng)力最薄弱的位置就會被拉斷而產(chǎn)生斷板。一旦強度允許,及時切縫能有效地引導(dǎo)裂縫在預(yù)定的切縫位置上斷裂,故避免了不規(guī)則的斷板。

施工過程中嚴(yán)格控制混凝土路面各工序的施工質(zhì)量,尤其要注意“振搗密實”。搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,盡可能用水化熱小、初凝慢的水泥,并適時掌握切縫時間,保證切縫的有效性。

(4)水泥混凝土面層養(yǎng)生不規(guī)范

夏季氣溫高,風(fēng)力大使水分損失較快,加上灑水不及時、不均勻,造成混凝土強度降低,水析出速度過快造成拉應(yīng)力迅速增加,在未到切縫時間時就產(chǎn)生斷板。所以在施工中要注意盡量避免在溫差大天氣或大風(fēng)天氣施工,或者當(dāng)混凝土澆筑完畢后立即采用遮陽、灑水、噴灑養(yǎng)護劑等措施,使混凝土體的表面始終保持潮濕,確保晝夜溫差不至太大,以預(yù)防面板斷裂。

嚴(yán)格控制開放交通的時間,加強養(yǎng)生和養(yǎng)護。水泥混凝土路面澆筑完畢后必須達(dá)到設(shè)計強度后方可開放交通,并對其及時進(jìn)行養(yǎng)生、灑水、清掃,保證表面的濕度,夏季高溫季節(jié)更要及時覆蓋避免陽光曝曬,確保混凝土路面濕潤、整潔,防止因缺水養(yǎng)生而產(chǎn)生干縮裂縫或斷板。

2 路面基層方面的原因

路面基層材料拌和不均勻會使路面基層的強度差異較大,沉降大小不一,極易造成路面板開裂?；鶎悠秸炔环弦?必然使水泥混凝土路面厚度不等。在達(dá)不到設(shè)計厚度的地方為薄弱點,在荷載作用下該處很容易開裂。路基軟弱或路面基層強度不足,沉降量過大和在人工結(jié)構(gòu)物與路堤銜接處、新舊路結(jié)合部位的較大沉降差都會使水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫。

路面結(jié)構(gòu)不合理。公路建設(shè)施工中,早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰穩(wěn)定土材料鋪筑路基。利用這種材料作為水泥混凝土路面的基層是不適宜的,因為該種材料的水穩(wěn)定性較差,被水浸泡后一旦有行車荷載的反復(fù)作用,很快就會形成唧泥,造成板底掏空,致使道板局部受力不均勻,引發(fā)路面破損。

養(yǎng)生條件差,早期通車致使基層強度降低,基層產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會反射到面層,基層具有調(diào)節(jié)路面板與土基之間的受力狀態(tài)、緩和或降低濕度對土基的影響,具有良好的承載、擴載作用,提高路面的整體結(jié)構(gòu)強度,改善路面板的工作條件,同時改善施工條件,保證面層厚度均勻和保護碾壓平整的土基或墊層,有利于提高路面施工質(zhì)量。因此路面基層的施工質(zhì)量同樣要嚴(yán)格控制。

設(shè)計部門在設(shè)計時充分考慮各方面不利因素對使用期道路的影響,建設(shè)部門加大資金投入,提高道路等級,各職能部門加大公路運營綜合治理力度。

對水泥混凝土道路來說,首先要考慮的是對水的防治。如果排水系統(tǒng)存在缺陷,使本應(yīng)及時排走的水大量滯留在路上無法外排,勢必造成路面積水下滲至路基,導(dǎo)致路基強度的局部軟弱,從而出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重病害。

3 結(jié)束語

為減少水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生,應(yīng)從施工材料選擇、基層強度控制、施工及道路排水等多方面控制,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),控制好每個環(huán)節(jié)每道工序,嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,是保證工程質(zhì)量避免病害的前提和基礎(chǔ)。