水泥混凝土路面板早期斷裂綜合處治技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

張 軍

(山西省忻州晉忻交通工程監(jiān)理咨詢有限公司，山西 忻州 034000)

如今，我國公路事業(yè)快速發(fā)展，新建或改擴(kuò)建公路越來越多，雖然高等級公路及大部分城市道路都采用瀝青路面，但這樣并不能完全磨滅水泥混凝土路面的優(yōu)勢，在很多情況下依然是水泥混凝土路面更為合適。然而，由于水泥混凝土路面自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等因素的影響，容易產(chǎn)生裂縫或斷裂，并且很多都是在建成早期就產(chǎn)生斷裂，這不僅影響路段正常通車，還會造成很大的資源及經(jīng)濟(jì)損失。因此有必要深入探討行之有效的防治技術(shù)措施。

1 水泥混凝土路面板概述

在當(dāng)前的高速公路工程與市政道路工程建設(shè)過程中，水泥混凝土依然是一種常用的路面施工材料，其在所有路面施工材料中依然占據(jù)很大比例。對于采用水泥混凝土材料建造而成的路面，主要具有以下幾個方面的優(yōu)勢特點(diǎn)：(1)剛度較大；(2)有較強(qiáng)的承載能力；(3)耐高溫性能強(qiáng)；(4)耐腐蝕能力強(qiáng)；(5)抗疲勞；(6)抗彎拉強(qiáng)度較高；(7)材料的獲取比較方便；(8)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。采用這種材料進(jìn)行路面施工時，尤其是在早期施工過程中，路面成型質(zhì)量十分重要。根據(jù)過去的施工案例可知，路面早期施工時產(chǎn)生的破壞，以開裂與斷裂兩種形式為主，其原因?yàn)樗嗷炷恋膹椥韵鄬^小，但脆性卻很大，容易發(fā)生收縮，而且還會受到環(huán)境與工藝等因素的影響。

對于采用水泥混凝土材料建造而成的路面，其早期斷裂病害產(chǎn)生時間一般為面板成型的早期，具體的產(chǎn)生形式為從面板底部不斷向上出現(xiàn)整體性的橫向斷裂。導(dǎo)致混凝土路面板產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象的主要原因?yàn)樗芡饬Τ^水泥混凝土自身抗力，而使混凝土路面板所受外力增加的原因?yàn)橹苓叚h(huán)境和施工工藝，對此，可通過調(diào)整混凝土配合比與混合料攪拌時間來提高混凝土路面板自身抗力，避免斷裂病害的發(fā)生。

2 水泥混凝土路面板早期斷裂產(chǎn)生原因

混凝土路面板所受外力的來源包括周邊環(huán)境與施工工藝方法。其中，周邊環(huán)境方面的影響包括：在風(fēng)力較大的情況下進(jìn)行施工會導(dǎo)致混凝土水分快速蒸發(fā)，使混凝土的收縮速度加快；施工中氣溫較高或溫差相對較大的情況下進(jìn)行，此時混凝土內(nèi)外部將產(chǎn)生很大的溫差，致使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生應(yīng)力差，導(dǎo)致開裂或斷板。而施工工藝方法方面的影響包括：在施工早期大多考慮的是面板切縫深度及時間，因混凝土自身難免發(fā)生收縮，所以在施工中需要進(jìn)行伸縮縫的設(shè)置，以此調(diào)節(jié)變形，但如果伸縮縫深度等不符合要求，將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，這樣就會在薄弱部位產(chǎn)生斷裂。

使混凝土路面板受內(nèi)部力影響的因素包括以下幾個方面：其一，材料配合比，在選擇材料的過程中，所選水泥未能達(dá)到要求，或集料的含泥量超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致混凝土路面板出現(xiàn)較大程度的膨脹；另外，如果碎石含量過多，將導(dǎo)致混凝土路面板的強(qiáng)度降低，使其抗彎性能無法滿足要求，受車輛等外部荷載持續(xù)作用后，將產(chǎn)生斷裂。還有一些施工單位錯誤的認(rèn)為增加水泥用量可以提高混凝土路面板的強(qiáng)度，但實(shí)際上如果水泥用量過多，將增大水灰比，產(chǎn)生大量的水化熱，輕則導(dǎo)致路面板開裂，重則使路面板在早期就產(chǎn)生斷裂。其二，材料拌和時間，如果拌和時間沒有達(dá)到相關(guān)要求，將使材料無法達(dá)到均勻，水泥和集料的分布不均勻，此時受外界壓力與溫差等作用的影響后，將在面板的薄弱部位產(chǎn)生裂縫，此時若沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理，將導(dǎo)致斷裂；其三，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，如果外界環(huán)境變化明顯，且未能做好及時養(yǎng)護(hù)，或養(yǎng)護(hù)時所選養(yǎng)護(hù)方法不合理，將導(dǎo)致面板上的水分快速蒸發(fā)，使面板自身內(nèi)應(yīng)力顯著降低，產(chǎn)生裂縫與斷板。

3 水泥混凝土路面板早期斷裂綜合處治

3.1 外因控制

施工盡量避免在風(fēng)力較大、氣溫加高、溫差變化明顯的情況下實(shí)施，通常情況下，施工時，氣溫不宜超過30 ℃，且風(fēng)力不宜超過6級，當(dāng)在夏季高溫情況下施工時，應(yīng)盡可能避免在氣溫較高的時段施工。混凝土路面板實(shí)際施工時，碾壓設(shè)備實(shí)際運(yùn)行速度應(yīng)按照1.0～1.5 m/min要求嚴(yán)格控制，如果路面的橫向有一定標(biāo)高差，且豎向?yàn)榉侵本€時，應(yīng)降低一定的施工速度，防止路面產(chǎn)生斷裂。如果外界環(huán)境有很大的變化，則要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

在施工中確定具體的切縫深度與時間時，應(yīng)對施工過程中的周邊環(huán)境等因素進(jìn)行綜合考慮，若施工是在高溫條件下進(jìn)行的，應(yīng)盡可能快的進(jìn)行切縫，而在低溫條件下進(jìn)行的施工，則要推遲一段時間來切縫。結(jié)合相關(guān)工程案例，當(dāng)施工時氣溫在30 ℃左右時，應(yīng)在路面板施工結(jié)束以后10 h開始切縫，而當(dāng)施工時氣溫在15 ℃左右時，則應(yīng)在路面板施工結(jié)束以后24 h開始切縫，至于切縫的具體深度，通常按照面板總厚20%～30%進(jìn)行控制。

路面施工結(jié)束后，應(yīng)立即開始養(yǎng)護(hù)，比如在路面板均勻噴灑清水，并在伸縮縫施工結(jié)束后在表面鋪設(shè)一層薄膜，用于減小溫度等因素對路面造成的影響。混凝土路面板養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)充分考慮邊角處，切實(shí)加強(qiáng)管理，避免使薄膜破損或邊角處損壞。在實(shí)際的養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)加強(qiáng)車輛管制，禁止任何車輛從正處養(yǎng)護(hù)狀態(tài)的路面上通過。在條件允許的情況下，可以在路面板與基層的中間增鋪一道3 mm厚瀝青層，用于隔離兩個路面結(jié)構(gòu)層，避免基層方面的原因?qū)е旅姘瀹a(chǎn)生開裂或斷板。

3.2 內(nèi)因控制

在選取路面混凝土施工材料時，所選取的水泥必須具有良好的強(qiáng)度，且收縮性不能太高，其細(xì)度一般不能超過10%，且C4AF的實(shí)際含量應(yīng)達(dá)到15%以上；所選粗集料的粒徑應(yīng)控制在30 mm以內(nèi)，且應(yīng)具有較強(qiáng)抗高溫性，通常可采用玄武巖；混凝土的細(xì)集料以河砂為主，其含泥量不能超過3%。如果為適應(yīng)施工要求需要對混凝土的凝固時間予以延長或縮短，或提高混凝土路面板的整體強(qiáng)度，可在混合料當(dāng)中適量添加一些外加劑，必須采用適量的粉煤灰來代替水泥，這樣能在降低水化熱，避免因溫度應(yīng)力產(chǎn)生引起開裂的同時，保證整體抗壓強(qiáng)度。

混凝土的具體配合比需要以工程項(xiàng)目實(shí)際情況與具體要求確定，以某公路工程為例，其路面采用水泥混凝土路面，根據(jù)該工程實(shí)際情況與施工要求，將配合比信息確定如下：(1)路面施工用水泥混凝土的水膠比按0.4控制；(2)材料重量比為：水∶水泥∶砂∶粒徑超過10 mm的碎石∶粒徑小于10 mm的碎石∶粉煤灰=0.46∶1∶1.87∶2.45∶1.05∶0.15；(3)各類型材料的單位體積用量分別為：水165 kg/m3、水泥335 kg/m3、630 kg/m3、835 kg/m3、350 kg/m3、50 kg/m3。對于混凝土具體攪拌時間，需要通過綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際情況與現(xiàn)有攪拌設(shè)備來確定。在通常情況下，混凝土的拌和應(yīng)分批實(shí)施，保證混凝土的攪拌達(dá)到均勻和充分。路面工程施工中，難免發(fā)生水分流失，對此必須在施工中加強(qiáng)保水，保證路面板強(qiáng)度，從混凝土路面板的內(nèi)在方面減少或避免開裂與斷裂。

4 結(jié) 語

綜上所述，水泥混凝土路面仍然是現(xiàn)階段公路、道路常用的路面形式，但由于受到內(nèi)外部因素的影響，水泥混凝土路面可能產(chǎn)生裂縫或斷裂，尤其是早期斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面的正常使用。對此，應(yīng)在確定可能引起混凝土路面板開裂與斷裂內(nèi)外部因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，采取有針對性的措施加以綜合防治。