水泥混凝土路面裂缝的原因分析及预防措施

刘　斌

摘要:本文主要从水泥混凝土路面裂缝的分类,产生的原因以及预防措施,谈一些浅显的看法以供借鉴。

关键词:水泥混凝土路面裂缝原因分析

0 引言

我国著名混凝土裂缝专家王铁梦经过大量的研究认为:“混凝土的裂缝是不可避免的,但有害程度是可能控制的”。混凝土专家的研究说明了混凝土裂缝的普遍性与必然性,同时也指出了防止混凝土裂缝的可能性与必然性。在我国,作为高等级的水泥混凝土路面,发展十分迅速,目前,水泥混凝土路面每年的建设里程已超过1.5万公里,而且还有加速发展的趋势,但水泥混凝土路面所面临的挑战也是相当严峻的,突出的问题有:破环严重,破损速度较快,修复困难。其裂缝正成为水泥混凝土路面的质量通病之一,必须引起重视,认真分析其原因,积极采取预防措施加以防治。本文主要从水泥混凝土路面裂缝的分类,产生的原因以及预防措施,谈一些浅显的看法以供借鉴。

1 水泥混凝土路面裂缝的分类

1.1 按裂缝在厚度方向发生程度分 ①表面裂缝。主要是由混凝土混合料的早期过快失水干缩引起的厚度方向未完全断裂的裂缝,其主要表现形式为不规则短小裂缝;②贯穿裂缝。由水泥混凝土表面裂缝发展而产生的已完全折断成两块以上的裂缝(也称断板)。

1.2 按裂缝发生的方向分 ①横向裂缝。垂直于行车方向的有规则的裂缝;②纵向裂缝。顺路方向出现的裂缝;③斜向裂缝。不平行于顺路方向及不垂直于行车方向的裂缝;④交叉裂缝。两条或两条以上相互交错的裂缝。

1.3 按裂缝发生的时期分 ①早期裂缝。混凝土路面浇注完成后,未完成硬化和开放交通就出现的断板,称为早期裂缝和施工裂缝;②使用期裂缝。混凝土路面开放交通后出现的裂缝,也称后期裂缝。

1.4 按路面损坏程度分 可分为:轻微、中等、严重三个等级

2 水泥混凝土路面裂缝产生的原因

引起水泥混凝土路面产生裂缝的根本原因在于温度应力与荷载应力超过混凝土的抗拉强度或者是混凝土的自身收缩(包括失水收缩和温度收缩)及其与基层间的强大摩擦力(包括静摩擦力和粘结剪应力)。这两个方面与施工工艺和混凝土材料本身有着密切的关系。

2.1 施工原因 水泥混凝土路面的施工,是保证工程质量的重要环节。合理利用施工机械,施工工艺和施工方法对避免和预防混凝土路面的早期裂缝尤为重要。

2.1.1 基层施工原因①基层标高失控,造成路面厚度不一致,过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面,在混凝土收缩时,难以承受拉应力而开裂。②基层不平整会增加其与混凝土里面的摩擦力,也易在较薄弱处产生开裂。③基层干燥会吸收混凝土拌和物中的水分,使底部混凝土失水,强度降低导致开裂。④基层压实度不足,达不到设计及规范要求,由于水文条件的变化和行车荷载作用,产生不均匀沉降,从而导致开裂。

2.1.2 面层施工原因①混凝土混和料搅拌不足或过分,振捣不密实,形成混凝土强度不足或粗细骨料离析分层,易导致早期开裂。②混凝土在拌和时,由于水化热产生较大的内外温差,其产生的温度应力大于混凝土本身的强度时就会产生裂缝。③混凝土在运输时,由于运距较长或路面不平颠簸振动作用,使混凝土混合物产生漏浆失水以及分层离析,也会使浇捣后的路面产生裂缝。④养护不及时或养护方法不当,使混凝土失去凝结硬化所需的水分,从而形成干缩裂缝。⑤没有及时进行路面切缝,混凝土在凝结硬化过程中产生较大温度应力,由热胀冷缩原理,在混凝土板较薄弱处形成不规则的贯穿裂缝,主要以横向裂缝为主。⑥施工过程中由于种种原因过早的通车,使混凝土在未达到设计强度前就承受动力荷载,也会产生早期裂缝。

2.2 材料原因

2.2.1 水泥的品种选用不当以及指标不合格。如果使用的水泥水化热较高,收缩性大宜导致塑性收缩裂缝,而水泥的细度过大,游离氧化钙含量超标,也会产生裂缝。

2.2.2 粗细骨料不合格。砂、石子含泥量大,有机质含量超标,表面粉尘较多以及级配不好,必然会造成水泥与集料的界面粘结不良,从而形成开裂。

2.2.3 混凝土配合比设计的合理与否,影响着混凝土路面的强度与施工质量,应严格控制混凝土的配合比。混凝土的单位水泥用量偏大,水灰比偏大都易使混凝土面板产生裂缝。

3 预防措施

3.1 从施工工艺上控制

3.1.1 基层质量的控制①基层应采用水泥稳定类基层,有条件的地方建议采用水泥稳定风化料基层。应控制水泥的含量,不宜过高,也不宜过低,过高容易产生裂缝,过低强度不够,稳定性差。水泥含量一般控制4—5%为宜。②建议采用厂拌法拌合基层料,能保证拌合物的均匀性和配料准确,质量容易控制。③基层施工时,采用拉钢线的方法严格控制顶面标高和平整度,按照规范要求进行碾压,确保基层的压实度达到95%。④加强基层的养护工作,在混凝土路面施工之前应保证基层面的湿润状态。⑤为减少混凝土与基层之间的摩阻力,建议采取在基层面上加铺塑料薄膜或洒布粘层油的方法。

3.1.2 混凝土面层的质量控制①应保证混凝土拌合物的和易性,准确掌握配合比和用水量。采用机械拌合时间不得少于90s,掺外加剂时,搅拌时间应适当延长。若集料温度过高,应采取降温措施再配料拌合。原材料进入搅拌筒的顺序为石子水泥砂。②混凝土路面施工前,应保证各种机械的正常运转,提前做好各种准备工作,保证施工的连续性。③加强振捣,采用插入式振捣器与振动梁配合施工。插入式振捣器振捣完毕后,再用振动梁进一步振捣找平,沿混凝土表面拖拉振实,移动速度应均匀缓慢,发现缺料处,应及时填料,多余的集料适当铲除,此项工作由专人负责。振动梁应往返两次,第一次为填料找平,第二次为进一步找平振捣,切实提高混凝土的密实度。④加强混凝土路面的养生工作。在混凝土抹面工作2h后,用手指轻压混凝土表面没有痕迹时开始进行。一般采用草帘覆盖,上面洒水湿润,洒水次数应保证混凝土表面有足够湿度。养护时间不得少于14d,具体时间应视气温而定。⑤及时的切缝是减少混凝土产生裂缝的有效措施,应采用多台切缝机同时作业,以保证切缝及时。具体切缝时间应以混凝土强度达到8.0Mpa以上时进行,切缝深度为混凝土板厚的1/3~1/4。有资料表明:软切缝工艺可提前切缝时间,预防混凝土路面断板。⑥加强交通管制,在混凝土养护期间,严禁机动车辆和行人通行,在达到设计强度的40%后(约3d),方可准许行人通行。

3.2 从材料上控制

3.2.1 应尽量选用强度高、收缩性小、安定性好、耐磨性强的普通硅酸盐水泥,不同标号和不同品种的水泥严禁混合使用,检验不合格的水泥禁止使用。水泥标号不得低于325号。

3.2.2 粗细骨料的含泥量一般不能超过3%,石子应该有一定的硬度和抗压碎能力,粒径不得大于40mm,砂应选用洁净的中砂,骨料的级配应良好,以确保混凝土拌合物具有足够的强度。

4 结束语

王铁梦教授曾经说过:我们永远不可能战胜裂缝,不可能消灭裂缝,不可能杜绝裂缝,只能控制裂缝,允许无害裂缝的存在,要求不出现和少出现有害裂缝,并把无害裂缝减少到最低限度。这说明了混凝土这种特殊材料产生裂缝的必然性和正常性,但只要我们能找到裂缝产生的根本原因,正确对待裂缝,从思想上引起重视,在材料上、施工工艺上采取合理可行的措施,严格按照施工规范施工,就一定能减少混凝土路面产生裂缝的现象。