水泥混凝土路面早期裂縫產(chǎn)生的原因及防治

摘要：水泥混凝土路面具有剛度大、承載力強、耐久性能好、可就地取材、建設使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。近些年來(lái)，隨著(zhù)水泥混凝土路面滑模攤鋪技術(shù)的日益成熟，路面機械化施工程度提高，路面平整度等質(zhì)量指標也大幅度提高。因此，它廣泛應用于國道、省道等高等級路面，但隨著(zhù)高速公路水泥混凝土路面修建數量的逐年增多，在建設和使用過(guò)程中也出現不少問(wèn)題，水泥混凝土路面的裂縫就是其中之一。如何減少施工早期裂縫，防止使用期間路面裂縫，提高水泥混凝土路面的使用壽命是大家共同關(guān)注的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：混凝土路面 裂縫 防治
        1 路面早期裂縫的原因
        1.1 內部因素�、傩熊�(chē)荷載破壞：根據剛性路面設計規范，我們知道路面應力假定最不利作用荷載位置在板中央、板角和板邊緣中間位置，因此，因行車(chē)荷載反復作用造成的裂縫主要集中在板底面和邊線(xiàn)中間、及四角上面450斜線(xiàn)位置。②溫度應力：水泥混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，路面板白天表面溫度高，晚上底面溫度高，上下面溫差導致熱脹冷縮不一致，形成拉應力，長(cháng)期作用下形成裂縫。③化學(xué)作用：水泥通過(guò)水化作用形成強度，在硬化過(guò)程中釋放大量熱能。在通常溫度范圍內，混凝土溫度每上升100C路面板每米膨脹0.01mm。據有關(guān)試驗證明，水泥水化過(guò)程中的熱能釋放是變化的，初始較緩慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12小時(shí)的水化熱溫度可達800C，使混凝土內部產(chǎn)生顯著(zhù)的體積膨脹，產(chǎn)生很大的拉應力，當外部混凝土所受拉應力一旦超過(guò)混凝土當時(shí)的極限抗拉強度時(shí)，板塊就會(huì )產(chǎn)生橫向或縱向裂縫。④堿骨料反應：混凝土中的骨料約束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應力，產(chǎn)生裂縫；有些水泥在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì )出現一些過(guò)燒的CaO和MgO，它們的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體膨脹、開(kāi)裂甚至出現網(wǎng)裂。⑤干縮裂縫：水泥硬化過(guò)程中，水份散失的同時(shí)，水泥漿體收縮，當收縮變形與混凝土本身的抗拉應變和徐變應變不相適應時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生干縮裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因有混凝土的單位用水量、骨料粒徑、細粒料含量等諸多因素，但主要是單位用水量。 
        1.2 外部因素 ①切縫不及時(shí)：主要表現為施工中切縫時(shí)間難以控制，切縫不及時(shí)，溫度應力大于相應時(shí)間路面抗拆強度，導致路面出現橫向裂縫。②計量不準：現在高速公路施工中的混凝土攪拌一般都采用計量的大型拌和站，各種材料的稱(chēng)量精度都有保證。但是，如果施工經(jīng)驗不足，不根據施工環(huán)境變化及時(shí)調整施工配合比。在加水量的控制上，死搬設計配合比，沒(méi)有根據施工現場(chǎng)風(fēng)力、溫度、運輸距離等因素及時(shí)調整，致使施工水灰比時(shí)大時(shí)小，形成混凝土強度的差異，使早期裂縫機率增大。③外加劑因素：混凝土路面施工中一定要摻加外加劑，但如果摻加了不合格的外加劑，混凝土就會(huì )出現早凝、慢凝、離析、有害物等問(wèn)題，直接影響混凝土的質(zhì)量。④運輸的影響：運輸距離、時(shí)間過(guò)長(cháng)使混凝土在運輸途中發(fā)生“離析”、造成施工和易性差，影響振搗效果，導致混凝土板塊發(fā)生早期裂縫的概率大大增加。⑤漏振或振動(dòng)不夠：攤鋪機施工過(guò)程中振動(dòng)器損壞還繼續施工，使混凝土漏振�；炷�土中存在的空洞降低了混凝土的強度，使路面發(fā)生裂縫或斷板。⑥氣溫變化：施工中有時(shí)氣溫突然變高或變低，甚至輔以刮大風(fēng)，造成混凝土中水份失去過(guò)快，形成表面網(wǎng)裂。汕梅高速公路K96+250處，因中午氣溫過(guò)高，施工時(shí)未采用防護措施，路面攤鋪過(guò)后不到4小時(shí)就發(fā)生連續11塊路面板網(wǎng)裂；K93+420處施工時(shí)下午刮大風(fēng)，在路面成型后2個(gè)小時(shí)就有兩處網(wǎng)裂。如果施工期間夜間有寒流，不采取加蓋保溫措施的話(huà)，那么第二天肯定有斷板。⑦養生不及時(shí)、不充分：混凝土中硬化過(guò)程中失去的水分未能得到及時(shí)補充，使混凝土產(chǎn)生干縮變形發(fā)生早期裂縫。⑧基層問(wèn)題：a路基填土含水量偏大，在凍脹作用下使路面形成裂縫。b路基碾壓不均勻，出現填土局部未壓實(shí)或兩側密實(shí)度不夠，使路基產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫。c舊路拓寬時(shí)，新舊路基銜接處理不符合技術(shù)規范要求，新路基壓實(shí)度不夠，造成路基不均勻沉陷或滑坡，形成裂縫。d傍山公路半填半挖地段、橋臺與填方接頭處、路基施工未按規范要求，易造成沉降，經(jīng)長(cháng)時(shí)間行車(chē)作用易形成裂縫。⑨路基問(wèn)題：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；橋頭沉降；軟基處理不徹底等諸因素導致不均勻沉降。經(jīng)行車(chē)荷載反復作用，導致混凝土板裂縫、斷板。⑩養護問(wèn)題：a表現在排水不暢、地下水位上升致路基承載力下降而破壞路面；脹、縮縫長(cháng)期不清理更換，限制了混凝土路面的縱向變形功能，致路面板擠壓變形破壞。b瀝青路面在行車(chē)作用下出現小面積松散，個(gè)別坑槽后，未及時(shí)進(jìn)行養護。c養護方法不當，有些養護人員在瀝青混凝土路面上采取人工噴油，人工灑料方法進(jìn)行養護。        2 防治方法
        針對路面產(chǎn)生裂縫的原因，結合有關(guān)資料及筆者的經(jīng)驗和思考，可以采取下述防治方法。
        2.1 設計方面 ①提高設計標準：隨著(zhù)我國國民的，高速公路的車(chē)流量正以每年兩位數的速度高速增長(cháng)，設計標準也要相應提高。有條件的地方盡量選用連續配筋混凝土路面增強混凝土的強度。以解決大量、重載車(chē)多的問(wèn)題。也可以推廣高抗拉強度砼路面和鋼纖維混凝土路面等新技術(shù)、新工藝，解決混凝土路面的裂縫問(wèn)題。②從設計上要求路基足夠長(cháng)的沉降時(shí)間后才能進(jìn)行路面施工，減少路基不均勻沉降造成的裂縫、斷板；增加路面基層強度，可以采用諸如碾壓混凝土等新工藝，減少因路面基層因素造成的路面裂縫。
        2.2 施工方面�、龠x用水泥：應采用不低于425號硅酸性水泥或普通水泥。盡量使用同一廠(chǎng)家生產(chǎn)的同一品牌、同一標號的水泥，加大對水泥的實(shí)驗和檢測。施工時(shí)嚴格控制水的用量，適當延長(cháng)攪拌時(shí)間，加強養護工作。施工工藝的選用必須著(zhù)眼于保證混凝土的早期強度和減少收縮。②嚴格控制水灰比：混凝土路面施工，水灰比應小于0.5。施工時(shí)的用水量應按砂石料情況、施工溫度等經(jīng)實(shí)驗確定。施工中經(jīng)常要測定混凝土混合物的坍落度。為改善和易性，可摻用適量外加劑�？刂扑�灰比是保證混凝土強度的重要措施。③采用合格砂石料和正確掌握配合比：采用的碎石應質(zhì)地堅硬符合規定級配，各材料的施工配料要準確過(guò)磅，如發(fā)生含水率、水泥變換等改變，應及時(shí)調整施工配合比。④及時(shí)切縫，保證質(zhì)量：適當的切縫時(shí)機是減少斷板產(chǎn)生的重要手段，切縫的時(shí)機和質(zhì)量要求如前所述，這里需補充的是，切縫機械也需保證質(zhì)量，且要加強維修。⑤高度重視配合比設計，選擇合適的配合比。施工過(guò)程中除嚴格計量外，根據施工環(huán)境、及時(shí)調整含水量，保持施工塌落度基本穩定，防止溫度裂縫。⑥使用合格、性能穩定的緩凝引氣減水劑，減少用水量、增加施工和易性以保證工作時(shí)間。⑦用滑模式攤鋪機進(jìn)行機械化施工，以保證混凝土路面平整度、強度和均勻性。⑧混凝土做完面后盡快噴灑一層養護劑，防止早期收縮裂縫；在施工過(guò)程中當天氣異常時(shí)，應采用運輸車(chē)加蓋篷布、施工現場(chǎng)灑水降溫、夜間加蓋草袋等保溫措施；并根據混凝土強度增加速度，盡量早開(kāi)始鋸縫工作。⑨控制水泥用量及提高混凝土的密實(shí)度，達到預防化學(xué)裂縫的目的。
        2.3 養護方面
        2.3.1 工期的養護　路面澆筑待終凝后要立即覆蓋，并確保灑水養護，從而保證混凝土強度正常增長(cháng)，防止因缺水干縮而產(chǎn)生裂縫，養護時(shí)間視具體情況而定，一般使用425號以上普通水泥養護時(shí)間不得少于14天。
        2.3.2 路面使用后的養護�、俦３峙潘�系統完好，防止路基強度降低。②重視混凝土面養護，及時(shí)清理或更換縮脹縫材料。③加強早期維修，防止病害加大、擴散。 
        混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因還有很多，防止的方法也不止這幾點(diǎn)。但我們相信，只要采取必要措施，就能防止或減少路面裂縫現象的發(fā)生，混凝土路面的早期裂縫是可以消除和避免的。

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