潘曉波
摘 要:近年來,隨著國家對“四好農(nóng)村路”以及“現(xiàn)代絲綢之路”的建設(shè),水泥混凝土路面公路在我國西部高溫干旱地區(qū)建設(shè)持續(xù)增多,但隨著時(shí)間的推進(jìn),水泥混凝土路面的病害問題也日漸突出,如開裂、斷板、沉陷、錯(cuò)臺等,尤其是裂縫病害尤為嚴(yán)重。高溫干旱地區(qū)水泥混凝土路面的裂縫原因是多方面的,但從原材料、施工工藝等各方面上嚴(yán)格把關(guān),采用綜合的防治措施,高溫干旱地區(qū)水泥混凝土路面裂縫是可以有效預(yù)防的。
關(guān)鍵詞:高溫干旱 水泥混凝土路面 裂縫 預(yù)防 措施 控制
一、根據(jù)以往水泥混凝土路面施工的經(jīng)驗(yàn),引起裂縫問題的原因,主要有如下幾個(gè)方面
1、溫度的應(yīng)力變化導(dǎo)致水泥混凝土路面裂縫。中國西部高溫干旱地區(qū),夏季30℃-45℃的氣溫條件下,地表溫度可達(dá)到60℃左右時(shí),甚至個(gè)別地區(qū)達(dá)到近70℃。由于水泥混凝土路面板塊內(nèi)溫度應(yīng)力的作用,板塊四角發(fā)生翹曲,板塊發(fā)生盆狀變形,四周的板塊填縫材料被擾動。長期高溫天氣及晝夜較大溫差變化下,水泥混凝土板塊也在不斷發(fā)生變形,而這些變形會受到板底與下承層的摩擦阻力作用、水泥混凝土板的自重以及車輪荷載等約束作用,水泥混凝土板體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)路面板體就會裂縫。
2、路面混凝土澆筑成型后,由于水泥的水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā),使得內(nèi)部溫度逐漸升高,表面散熱快,從而形成內(nèi)外溫差,在此階段混凝土強(qiáng)度比較低,溫度產(chǎn)生的應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度,會在水泥混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在水泥混凝土硬化過程中,由于水的水化和蒸發(fā)使混凝土產(chǎn)生收縮,收縮過程中受地基和外部結(jié)構(gòu)的約束會產(chǎn)生拉應(yīng)力,拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),也會產(chǎn)生收縮裂縫。在高溫干旱地區(qū)施工的水泥混凝土路面,由于水份蒸發(fā)過快和晝夜溫差較大,更易產(chǎn)生裂縫。
3、水泥混凝土強(qiáng)度偏低。由于施工條件的復(fù)雜性、原材料不符合要求、施工工藝不妥、混凝土配合比不合理、施工時(shí)偷工減料、水灰比大、振搗不密實(shí)、過振、養(yǎng)護(hù)不規(guī)范、齡期不足或過早開放交通等原因,路面強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。水泥混凝土路面在軸載的反復(fù)作用下產(chǎn)生的荷載應(yīng)力與其它應(yīng)力共同作用達(dá)到或超過其允許應(yīng)力時(shí),便產(chǎn)生裂縫。
4、在施工當(dāng)中的其他不當(dāng)行為造成的裂縫,如路基沉降裂縫;水泥混凝土路面下的各結(jié)構(gòu)層密實(shí)度差造成不均勻沉降,混凝土板脫空,在車輪荷載的作用下路面水泥混凝土板會產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力而使板塊斷裂;下承層表面平整度差不僅會增加其與水泥混凝土板底摩阻力,而且造成水泥混凝土板厚不均,易在較薄弱路面水泥混凝土板處開裂;水泥混凝土路面切縫時(shí)間太遲或切縫深度不足,或者切縫間距過長造成混凝土內(nèi)應(yīng)力集中,在水泥混凝土板的薄弱處形成裂縫。
二、在高溫干旱地區(qū)水泥混凝土路面施工中可以采取以下措施預(yù)防裂縫病害
1、加強(qiáng)對原材料性能和質(zhì)量控制。水泥、砂、碎石、水等原材料在使用前進(jìn)行性能指標(biāo)試驗(yàn),不合格的不得使用。粗、細(xì)集料進(jìn)行篩分試驗(yàn),使得級配合理。水泥混凝土溫差應(yīng)力裂縫最根本原因是水泥的水化熱高而引起的,施工要選用水化熱低的水泥,選用合理有效的外加劑。減水劑可改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量。緩凝劑可以延緩水泥混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間,由于混凝土的強(qiáng)度會隨齡期的增長而增大所以當(dāng)放熱峰值出現(xiàn)時(shí),混凝土強(qiáng)度也增大了,從而減小了裂縫出現(xiàn)的幾率。
2、減輕溫度應(yīng)力效應(yīng)。降低骨料的溫度,砂、碎石料要搭棚遮陽。降低拌和水的溫度,可用部分冰塊代替水。合理安排水泥混凝土路面施工時(shí)間,選擇低溫季節(jié)或氣溫較低的夜間施工?;炷帘砻嫘拚麜r(shí)避免陽光直射,整修后要覆蓋養(yǎng)生,采取保溫、保濕措施,防止混凝土白天過多的升溫,造成夜間降溫時(shí)收縮過大。
4、加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。路基和基層的密實(shí)度、穩(wěn)定性、均勻性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,軟弱地基做好加固處理防止地基沉降??刂葡鲁袑拥臉?biāo)高、平整度,混凝土強(qiáng)度、路面厚度等嚴(yán)格要求。配制水泥混凝土?xí)r嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,選擇合適的砂率,防止因水灰比過大、水泥用量過大或砂率過大,混凝土振搗時(shí),需注意不密實(shí)的部位的振搗,同時(shí)防止混凝土過度振搗或抹平而導(dǎo)致水泥和細(xì)集料過多上浮于表面。水泥混凝土路面板切縫時(shí)間要控制得當(dāng),當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%-30%時(shí)進(jìn)行切縫,切縫深度控制在1/3-1/4板厚。
5、水泥混凝土路面養(yǎng)生。為防止水泥混凝土中水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生縮裂,并保證水泥水化過程的順利進(jìn)行,水泥應(yīng)及時(shí)覆蓋養(yǎng)生,防止炎熱或大風(fēng)天氣表面游離水分蒸發(fā)過快、體積急劇收縮而導(dǎo)致的開裂,加強(qiáng)養(yǎng)生期內(nèi)的灑水保持表面濕潤?;炷翉?qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí),方能開放路面交通。
三、結(jié)束語
水泥混凝土的裂縫是不可避免的,路面裂縫的產(chǎn)生和許多因素有關(guān),高溫干旱地區(qū)實(shí)際情況更為特殊,水泥混凝土路面可能產(chǎn)生的裂縫情況和裂縫程度更高,但只要我們從各方面引起重視,水泥混凝土路面施工中采取控制措施預(yù)防裂縫,同時(shí)加強(qiáng)通車運(yùn)行階段的道路養(yǎng)護(hù)力度,對后期裂縫及時(shí)采取有效的措施并加以處理,即可以達(dá)到延長路面的使用壽命,產(chǎn)生顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。