水泥混凝土路面斷板原因分析與預(yù)防

楊啟花

[摘要]對(duì)夏季水泥混凝土路面施工中產(chǎn)生的裂縫和斷板原因進(jìn)行分析,并提出了預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]水泥混凝土路面 冷縮裂縫干縮裂縫 斷板

1 引言

大化公路混凝土路面的前期施工階段由于工期緊迫在高溫時(shí)段的烈日暴曬時(shí)進(jìn)行澆筑混凝土,覆蓋養(yǎng)護(hù)之前就發(fā)現(xiàn)有幾塊板有輕微裂縫,為防止太陽(yáng)直接曝曬于板塊表面,我們及時(shí)用塑料布進(jìn)行遮蓋,在中午陽(yáng)光的直射下,塑料布下混凝土在氣溫及水化熱的雙重作用下,溫度上升很快,并且很快達(dá)到60℃左右。同時(shí),沒(méi)有及時(shí)采取措施盡快根據(jù)混凝板的實(shí)際情況提前進(jìn)行切縫,在養(yǎng)護(hù)期過(guò)后揭開(kāi)覆蓋物清掃路面時(shí)發(fā)現(xiàn)有出現(xiàn)多處裂縫和二處斷板,裂縫和斷板大多數(shù)為橫向。

2裂縫和斷板產(chǎn)生的原因

(1)干縮裂縫:在水泥混凝土中,水在水泥石中是以化學(xué)結(jié)合水,層間物理吸附水以及毛細(xì)水等狀態(tài)存在著,當(dāng)這些水在混凝土硬化過(guò)程中失去時(shí),水泥混凝土本體就會(huì)收縮,這些就是干縮。但是這是自由收縮,還不會(huì)導(dǎo)致裂縫的發(fā)生,惟有收縮受到限制而發(fā)生收縮應(yīng)力時(shí),才容易產(chǎn)生干燥收縮裂縫,水泥漿干縮的內(nèi)部限制主要是混凝土中骨料對(duì)水泥漿的限制。在普通水泥混凝土中,水泥漿的收縮率被限制了90%,所以混凝土內(nèi)部經(jīng)常存在著引起干縮裂縫的應(yīng)力狀態(tài)。干縮裂縫一般為表面裂縫或不規(guī)則斷板。

混凝土面板在澆筑完成后。經(jīng)過(guò)表面修整抹面后應(yīng)盡快采取措施避免日光曝曬新澆筑的混凝土,使其表面減少蒸發(fā)量,防止混凝土面板表面迅速失水而產(chǎn)生干縮裂縫。

本段混凝土在中午澆筑后,為防止陽(yáng)光暴曬,雖然采用了編織布及塑料布覆蓋,但在施工時(shí)在覆蓋前就已經(jīng)損失了不少水分,是該施工過(guò)程產(chǎn)生干縮裂縫的一個(gè)重要因素。

(2)冷縮裂縫 :在夏季施工時(shí)冷縮裂縫的產(chǎn)生包括由于氣候溫差大和人為因素造成了混凝土大溫差兩方面,特別是人為的大溫差使表面迅速收縮,產(chǎn)生拉應(yīng)力造成裂縫和斷板。

(3)切縫不及時(shí):由于高溫季節(jié)施工,又是在覆蓋升溫的情況下,水泥混凝土強(qiáng)度提高較快,應(yīng)加強(qiáng)觀察提前進(jìn)行切縫,使混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力釋放在切縫端。

3 預(yù)防措施

路面的裂縫和斷板的產(chǎn)生使其使用性能下降,嚴(yán)重影響了公路運(yùn)輸?shù)男б婧托熊?chē)安全,因此,必須采取措施,加強(qiáng)對(duì)水泥混凝土路面裂縫和斷板的控制。

(1)嚴(yán)格控制混合料組成配合比,使施工配合比與設(shè)計(jì)配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級(jí)配和雜質(zhì),發(fā)現(xiàn)所購(gòu)進(jìn)的骨料級(jí)配與原試驗(yàn)級(jí)配不符時(shí),必須及時(shí)調(diào)整施工配合比,同時(shí)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(shí)又不注意攤鋪的均勻性,就會(huì)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而造成裂縫和斷板的產(chǎn)生;如果水灰比過(guò)大,混合料便偏稀,在其凝固成型時(shí),收縮率就大,一旦縮縫設(shè)置和施工仍按正常進(jìn)行,就會(huì)造成縮縫間距相對(duì)過(guò)長(zhǎng),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,還可以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)。

(2)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,如果由于施工中管理不嚴(yán),購(gòu)進(jìn)材料質(zhì)量低劣,那么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(jì)要求,很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂,或在使用過(guò)程出現(xiàn)更多的病害。

(3)在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實(shí)。如果水泥混凝土振搗不均勻,將造成水泥混凝土的密實(shí)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。

(4)施工中及時(shí)正確地切縫是預(yù)防斷板的有力措施。當(dāng)水泥達(dá)到終凝后,水泥混凝土即告凝固成型,這時(shí)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(gè)成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力時(shí),在混凝土面板承受拉應(yīng)力最薄弱的位置就會(huì)被拉斷而產(chǎn)生斷板。而如果能夠及時(shí)準(zhǔn)確地切縫,就能引導(dǎo)混凝土面板凝固收縮力在切縫處規(guī)則拉斷面板,從而避免在其他位置產(chǎn)生斷板。

(5)在基層施工中,使基層表面平整,也是預(yù)防混凝土路面斷板的一個(gè)措施。當(dāng)基層表面凹凸不平,不僅會(huì)使面板與基層間的摩擦力增大,而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區(qū),這樣在不均勻片狀區(qū)的邊緣部位和摩阻力集中的區(qū)域就最容易形成斷板。

(6)在施工中應(yīng)盡量避免產(chǎn)生較大的溫差效應(yīng)。《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F30—2003)第10.4.1條規(guī)定:“施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫高于30℃,拌和物攤鋪溫度在30～35℃,同時(shí)空氣相對(duì)濕度小于80%時(shí),混凝土路面應(yīng)按高溫季節(jié)施工的規(guī)定進(jìn)行。”第10.4.2(1)條規(guī)定:當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)氣溫大于等于30℃,應(yīng)避開(kāi)中午高溫時(shí)段施工。”溫差效應(yīng)過(guò)大或突變,容易造成混凝土面板強(qiáng)度形成的不同步。

(7)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(jì)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(guò)程中會(huì)將混凝土頂破,從而形成裂縫和斷板。

(8)在混凝土面板底面與基層頂面間設(shè)置滑動(dòng)層,減少面板與基層間的摩阻力,這樣可以防止面板被拉斷。當(dāng)基層表面與混凝土面板底面的摩阻力很大,混凝土面板收縮和膨脹不能自由滑動(dòng)時(shí),就使板內(nèi)的拉應(yīng)力增加,此時(shí)基層的裂縫也極容易反射到混凝土面板上而形成斷板。滑動(dòng)層設(shè)置形式一般有:①在基層上灑瀝青透層油;②設(shè)1厘米厚的砂子(或?yàn)r青砂)滑動(dòng)層;③用塑料薄膜設(shè)置滑動(dòng)層。以上方法也可以組合使用。

(9)嚴(yán)格控制開(kāi)放交通的時(shí)間,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。水泥混凝土路面澆筑完畢后必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可開(kāi)放交通,并對(duì)其及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、灑水,清掃,確保混凝土路面濕潤(rùn)、整潔,防止因缺水養(yǎng)護(hù)而產(chǎn)生干縮裂縫或斷板。

(10)混凝土面板要在切縫處埋置接縫板,并在接縫板位置上再行切縫,這是預(yù)防混凝土早期斷板的有效措施。接縫板的高度是混凝土板厚的2/3,并應(yīng)在基層頂面放置,這樣就在此處形成了最薄弱條件,當(dāng)混凝土面板產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí),裂縫就在此處產(chǎn)生,從而避免了混凝土面板的早期斷板。