对水泥混凝土路面裂缝形成原因的探究及预防措施

2022-09-10

随着我国公路路面等级的不断提高混凝土高级公路的使用越来越普及, 但是使用中常常出现路面表层裂缝、贯穿裂缝等现象是不容忽视的病害之一。如何提高施工技术含量、延长路面使用期限, 更新管理理念、大胆改革创新不仅是其核心问题, 也是行之有效地保障。

1 水泥混凝土路面的组成

水泥混凝土路面是一种非匀质脆性材料, 是由骨料碎石、中粗砂、水泥、水以及存留在其中的部分气体组成。在一定的温度和湿度情况下, 混凝土硬化上升。由于组成混凝土路面材料其变形不一致性, 互相约束产生初始应力, 会造成骨料与水泥、砂粒结合面之间产生微细裂缝, 在外界其他因素影响下发展成裂缝。

2 水泥混凝土路面裂缝种类

1) 按混凝土路面在厚度方向发生的程度分:表层裂缝和贯穿裂缝;2) 按裂缝发生的方向分:横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝;3) 按裂缝发生时间期分:早期裂缝和使用期裂缝;4) 按裂缝损坏程度分轻微裂缝、中等裂缝和严重裂缝。

3 裂缝形成原因探究和预防措施

1) 设计因素:经设计部门按道路的使用目标、安全系数所设计出来的混凝土强度是满足道路运输基本要求, 可是交通运输车辆为谋求单位内经济效益频繁超载, 大大超出原设计的混凝土强度。路面混凝土在行车荷载作用下便极易出现裂缝破损等病害。因此, 施工单位筑路前的设计除了要充分考虑地理位置、气候条件等环境因素外, 还要充分考虑当地的经济增长速度及由此可能引发的相关问题等宏观因素。

2) 原材料质量因素:

(1) .水泥。用于水泥土混凝土路面的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸水泥, 施工中错误使用水泥品种是造成水泥混凝土路面出现裂缝的直接原因。因此, 施工过程中要合理选用水泥品种品牌, 并对水泥进行安全性等试验, 注意在拌合混凝土时, 不同型号的水泥不混用。 (2) 粗骨料 (碎石) 。

粗骨料是普通混凝土的主要组成部分, 粗骨料在普通混凝土中堆聚成紧密的架构, 与砂在普通混凝土起骨架作用, 其中针片状碎石含量的多少直接影响着混凝土的性能指标, 碎石中针、片状颗粒过多, 会影响混凝土混合料的和易性, 并倾向于一个方向排列。这些颗粒易于折断, 不易振捣密实, 从而影响混凝土的质量。道路建设施工中, 粗骨料应选择质地坚硬、耐久、耐磨秏、有良好级配、表面清洁, 最大粒径不应超过4 0 m m, 否则可能会严重影响混凝土整体强度。 (3) 细集料 (天然砂) 。在水泥稳定碎石基层中, 细集料主要起填充粗料孔隙、形成整体密实结构的作用。细集料的用量, 应根据粗集料粒径的大小以及筛分结果, 再结合规范来综合确定。细集料的类型和用量不仅直接影响到水泥稳定碎石基层的抗压强度, 而且影响到基层材料的干缩特性、水稳性和抗冲刷能力。施工中细集料应质地坚硬、耐久、颗粒符合规定的级配参数, 细度数宜在2.5 m m以上, 细集料的技术要求与级配范围都满足参数技术要求。

3) 配比因素:混凝土的配比十分重要, 水、灰比不当、粗骨料级配不好, 是产生裂缝重要原因之一。因此, 精心设计混凝土配分比, 注意水灰比不大于0.5, 砂率不宜过大, 一般采用连续级配且最大粒径为4 0 m m, 要做好各种试验数据。

4) 施工因素

(1) 路基。路基形成后, 由于铺筑原因或测量的原因, 标高不均匀性。即标高有误差。模板支立时发现基层高, 需开挖出一个槽子, 才能下去模板, 这样一来就破坏了表层稳定性、基层挖松了, 不能保证其强度和密实度。标高低了, 支立模板悬空, 浇筑砼时漏浆。标高一段高一段低, 那么砼板就有可能一段厚一段薄, 应力不均匀, 在薄弱环节有可能引起断板。

(2) 基层平整度差:在施工中用松散材料调整基层标高时, 面层的混凝土的水分和砂浆会下渗到基层松散材料中, 面层混凝土下部变为疏松, 造成混凝土强度下降, 整体强度不均, 变弱的部分面层容易开裂、断板。因此, 在路基施工中, 应严格按施工操作规程进行, 做到分层填筑、分层碾压、分层测试, 每层的压实厚度、压实度、平整度、路拱有要满足设计要求和规范要求。

5) 混凝土的运输、振捣因素:

(1) 混凝土在运输中要防止漏浆和离拆, 从出料到开始浇筑的时间, 应尽量缩短, 因而混凝土运输的最长时间, 应以初凝时间和留有足够的摊铺、振捣、表面修整时间为限, 时间过长混凝土的强度降低, 就会出现裂缝等病害现象。

(2) 摊铺好的混凝土材料, 应立即用插入振捣器振捣, 振捣前固定好的拉杆和传力杆。振捣器的移动间距不宜大于4 0 c m, 同一位置的振捣时间不宜少于2 0 s, 振捣器插入深度以板块厚度为限, 振捣离模板的距离应在20cm∽30cm之间, 对边角处振捣要特别注意, 勿使产生蜂窝麻面, 同时要注意全面顺序播振, 不得漏振。振捣时以混凝土停止下沉, 灰浆上浮, 不再冒泡为度, 拨出振捣棒时宜缓慢, 以免截留气泡。

6) 水泥路面切缝因素:

切缝是混凝土路面的薄弱环节, 切缝施工质量不高会引起板块裂缝, 因此应特别做好切缝工作。切得过早, 混凝土强度不足则会引起粗集料从砂浆中脱落, 而不能切出整齐的缝。切得过迟, 则混凝土由于温度下降和水分减少而产生的收缩会因板很长而受阻, 便会出现早期裂缝。合适的切缝时间应控制在混凝土获得足够的强度, 而收缩应力并未超出其强度范围。

7) 养生因素:

施工中混凝土路面浇筑完后, 尤其在炎热的天气或大风天气里, 不及时覆盖, 砼表面的游离水蒸发过快, 产生急剧的体积收缩。早期强度很低, 其值不能抵抗这种收缩应力而是导致开裂。用草帘覆盖养生是最常用的治理方法, 养生期间一般在1 4~2 1 d, 养生期内禁止一切车辆通行。

4 施工中要发挥工程监理作用

监理在工程建设中, 对提高工程质量、工程建设管理水平, 保证建设工期起重要作用。监理单位受业主的委托, 对承包商所承包项目的工程质量起着重要监督与管理作用, 不仅有效的制止施工过程中可能出现的质量纰漏, 有利于工程的整体技术性能和水平上台阶, 使一些常见道路病害发生率大大降低, 从而减少道路维护人工费和材料费, 提高其经济效益。

5 结语

水泥混凝土裂缝产生的原因比较复杂。由于设计材料、施工、使用过程中存在的一些不足, 混凝土内在原因及强度变形、沉陷变形, 因此对水泥混凝土路面难免发生各种类型的影响, 导致水泥混凝土路面上出现各种各样裂缝。施工过程中, 只要认真、严格地执行施工操作规程和技术要求, 并且切实抓好基层强度混凝土的配比、设计、施工工艺、切缝的时间和深度以及混凝土的养生等环节问题, 用科学、慎重的态度落实每一项技术操作规则, 同时不断增加和改进施工技术的创新含量, 避免混凝土路面裂缝发生就可以实现。

摘要：水泥混凝土路面裂缝是公路施工、养护研究极易遇见的问题, 也是影响水泥混凝土路面发展的一个关键性技术问题。本文作者根据多年工程施工、养护经验, 对此进行了较为深入地探究并提出了针对性解决方案。

关键词：裂缝,施工,预防