孫愛國
(黑河市建設黑龍江大橋指揮部)
水泥混凝土路面質量缺陷分析
孫愛國
(黑河市建設黑龍江大橋指揮部)
摘 要:就混凝土質量缺陷及產生的原因,從原材料、混合料配比、水灰比、施工操作等方面進行了比較全面的分析。
關鍵詞:水泥混凝土路面;質量缺陷;原因分析
(1)骨料中針片狀石子含量過高。針片狀石子在混凝土中易出現架空現象,空隙率較大,受壓易折斷,從而影響混凝土強度。
(2)選用較細的砂、且雜質含量過高。根據規(guī)范規(guī)定,砂的細度模數應在2.5以上,含泥量不超過3%。
(3)水泥隨意摻合使用。因不同水泥中混合物質量及摻量都不同,摻合后將使水泥性能發(fā)生變化,標號降低,從而影響混凝土的強度。
(4)粗骨料采用礫石。礫石因表面光滑、無棱角,與水泥砂漿的粘結不夠好,使混凝土強度降低。應采用機軋碎石作骨料。
(5)砂、石材料內含有雜質。根據規(guī)范規(guī)定:粗骨料含泥量不超過1%,砂含泥量不超過3%。砂、石材料內雜質的含量對路面塑性收縮開裂和干縮變形影響很大。
(6)對粗骨料最大粒徑控制不嚴。根據規(guī)范規(guī)定:水泥混凝土路面最大集料粒徑為40 mm。但在施工中往往控制不嚴。
在摻有早強劑或速凝劑的混凝土中,因水泥短期內水化、硬化,使水泥顆粒表面生成一層硬殼,阻礙了水泥進一步水化,導致后期強度偏低。
(1)水灰比的問題?;炷林械陌韬退肿杂伤突纤畠刹糠?。化合水的作用是使水泥水解和水化,剩余的皆為自由水,它是為了滿足操作的要求。自由水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發(fā),使混凝土內部形成空隙。如水灰比偏大,使混凝土密實度降低,強度也就降低;但水灰比偏小時,因和易性差,影響施工操作,難以振搗密實,使混凝土強度降低。因此要嚴格控制水灰比。
(2)計量不準確?;炷恋呐浜媳仁歉鶕炷翉姸?、耐久性、耐磨性、和易性來確定的。根據規(guī)定計量誤差水泥1%,粗骨料3%,水1%,外加劑2%。同時計量不準確也影響砂石材料的級配,沒有一個好的級配,混凝土的密實度就難以保證。新規(guī)范中作出了明確規(guī)定:水泥混凝土路面、大橋特大橋、隧道等有大體積混凝土施工的工程應采用拌合站,并必須配置一定數量的自動計量設備,禁止用體積法計量。
(1)砂石材料含水率的測定。砂石材料的含水量是隨氣候變化而變化的。施工中住往根據設計而不考慮這一因素,從而使水灰比失去控制。事實上,在施工現場要在每班開工前及天氣變化時,對砂石材料進行含水量的測定,及時對水灰比進行調整。
(2)標高控制不嚴,使混凝土板塊厚薄不均,造成混凝土強度不勻,在混凝土板塊厚薄不均界面,在外力作用下及收縮產生拉應力時易產生裂縫,影響混凝土的使用質量。
(3)振搗不密實。從現場取芯的芯樣上,往往會發(fā)現芯樣氣孔較多。這是混凝土振搗不密實的表現,混凝土有足夠的彎拉強度來自于它的密實度。
(4)隨意向混凝土中加水。這種行為與水灰比過大的情況類似。隨意加水會使混凝土中自由水份增加,隨著水份蒸發(fā),使混凝土內空隙增大。
(5)養(yǎng)護不及時?;炷恋慕Y構和強度的形成及增長有一個過程,需要有一定的溫度和濕度條件。如不及時養(yǎng)護,會影響混凝土水化作用的正常進行和水化物的生成,從而影響混凝土的強度。
混凝土處于塑性狀態(tài),由于各種組成材料的密度不同而發(fā)生沉降,內部自由水析出,引起沉降收縮裂紋,這一般發(fā)生在抹面層的時候。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時,因水份很快被基層吸收,引起混凝土較大地收縮也會產生寬而深的裂縫。
為防止沉降裂縫的發(fā)生,可采取以下防治措施?;炷翝仓?,在尚未出現析水前,應防止強風吹拂和烈日曝曬;同時在澆筑后要及時養(yǎng)護,防止混凝土表面水份蒸發(fā)而干燥;在澆筑混凝土前,應將路基基層澆濕;采用二次抹面,以減少表面收縮裂紋;避開高溫氣候施工。在高溫天氣下,水泥水化作用加快,內部水化熱不易及時散開,從而產生溫度裂縫,同時因水份蒸發(fā)加快,使混凝土迅速干燥而收縮,易產生收縮裂縫。
(1)干縮裂縫。
因水份蒸發(fā),干縮產生的拉應力大于混凝土的抗拉強度,使混凝土產生裂縫。它的特征是表面開裂,走向縱橫交錯,沒有一定的規(guī)律,形似龜紋,縫寬和長度都很小,與發(fā)絲相似。
水泥中的硅酸二鈣可產生很多肢體,它在干濕作用下,體積變化很大。水泥中的鋁酸三鈣水化時需大量的水,養(yǎng)護過程中膨脹值大,干燥時收縮亦大。這兩種物質含量大時干縮性亦大。
混凝土中的用水量對干縮值有很大的影響,當用水量增加一定百分數時,干縮值成倍增加。
骨料的大小和級配也對干縮值有密切影響。級配良好時,空隙率小,砂漿含量減少,收縮值相對減少。使用偏細砂時會使混凝土收縮值增大。含泥量大的情況與使用偏細砂相類似。
(2)由于溫度應力而產生的裂縫。
這主要是因晝夜溫差太大,而產生較大的溫度應力,由于沒有設置伸縮縫和對混凝土面板進行及時切割,而造成面板拉裂。因為混凝土材料由溫度的變比引起的伸縮量約為0.01 mm/℃,當累計長度內溫度應力超過抗拉強度時,就會發(fā)生裂縫。一般在20~40 m范圍內應設置伸縮縫,以防斷裂。
總之,要抓好高速公路混凝土路面的質量,除路基質量要保證外,必須嚴格控制材料質量,加強試驗檢測,做到準確計量,及時對配合比作出合理的設計,嚴格控制水灰比;同時,必須規(guī)范操作行為,按規(guī)范施工,加強養(yǎng)護工作,積極探索和改進施工工藝,以提高混凝土路面的整體質量。
中圖分類號:U416.219
C
1008-3383(2011)06-0080-01
收稿日期:2011-01-21
作者簡介:孫愛國(1970-),高級工程師,主要從事公路工程建設及管理工作。