农村公路水泥混凝土路面面板断裂浅析

2010-04-03余小可张兴亮

重庆建筑 2010年1期

余小可，张兴亮

（1重庆市垫江县交通建设工程质量监督站重庆垫江 4083002重庆市建筑科学研究院监理公司重庆 400020）

随着农村公路建设步伐的加快，重庆市出现了大量的水泥混凝土路面和沥青路面等结构形式。由于水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、施工技术简单、使用寿命长和养护费用低等优点，深受人民群众的欢迎，被广大的农村公路普遍采用。但在近几年的农村公路修建中出现了大量难题有待解决，尤其是水泥混凝土路面面板断裂，成了农村公路水泥混凝土路面建设施工的质量通病，严重影响了混凝土路面的设计使用寿命。为了适应建设社会主义新农村需要，确保农村公路建设又好又快地发展，应进一步加强农村公路建设管理，促进农村公路健康、持续发展。

1 水泥混凝土路面断裂成因

1.1 施工早期断裂成因

原材料不合格、施工工艺不符合要求是导致水泥混凝土路面早期断裂的重要原因。如果原材料不合格，会严重影响混凝土质量，早期也会有较多的病害出现，断裂是混凝土早期极易出现的病害之一。

1.2 原材料

水泥:作为农村公路交通量不大、公路等级低、投资少等方面的影响，一般都采用当地小型水泥厂生产的普通硅酸盐水泥。其技术指标往往不能得到充分保证或被忽视。同时，在施工中混用不同厂家、不同型号、不同批次的水泥也容易导致混凝土路面断裂。

碎石:粗集料的含泥量和有机质超过规范要求、粗集料级配不佳，必然会造成水泥混凝土中水泥石与骨料的界面粘结不良，界面之间存在质量缺陷，形成薄弱部位，容易导致混凝土路面开裂。

砂:绝大部分农村公路受诸多条件的限制，就近取材来降低工程成本，而砂的技术指标控制难度很大。

1.3 施工工艺

混凝土混合料的拌和:混凝土配合比是拌制合格混凝土的关键。而农村公路施工过程中，由于受条件制约，多数采用小型机械施工，工人多是农民工，上岗前不一定经过技术培训。

混凝土混合料的运输:农村公路受条件制约，有的搅拌场设置离工地比较远，长途运输容易造成混和料离析、水分流失等，从而对混凝土路面工程质量造成严重影响。

混凝土的铺筑和振捣:工人在施工过程中往往忽视操作规程，导致混凝土不密实、不均匀；或由于部分混凝土振捣时间过长，形成分层:粗骨料沉入底部，细骨料留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加。

养生不及时或养护不当:在施工中应尽量避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板。尤其是气温高，湿度小，风速大，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。

切缝不及时:由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

1.4 营运期断裂成因

1.4.1 设计原因

施工前没有切实可行的施工方案，或是施工单位的技术负责人未与施工班组作好技术交底，或是施工班组未能与施工的工人作好技术交底，或是各项准备不充分，以致影响混凝土路面面板厚度是否合理。厚度偏薄会使路面寿命缩短，在其薄弱处过早出现开裂断板。

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板块平面尺寸是否合理，如果板块过大，也容易造成使用中断裂。

1.4.2 路基质量

农村公路多为旧路改造，一是宽度够采取基层补强，二是宽度不足的加宽等形式，其路基压实度和弯沉值都难以达到，容易造成路基不稳定，强度不满足，发生不均匀沉降。

桥涵台背回填质量和软基处理不当，也容易造成路基不均匀沉降，路面在使用过程中断裂。

1.4.3 基层质量

重庆市绝大部分农村公路基层都存在着不同程度的问题，一是部分农村公路利用旧路的泥碎路面做为基层；二是设计有基层的也可能因为资金问题而被取消或减少，导致厚度不满足；三是基层形式多采用级配碎石，其级配不佳、粒径不好、压实度达不到要求等原因。

2 水泥混凝土路面断裂预防

2.1 混凝土早期断裂的预防

2.1.1 选用合格的原材料

粗集料应质地坚硬、洁净，其含泥量不得超标，符合规定级配要求，最大粒径不应超过40mm。

细集料应符合规定级配，细度模数宜在2.5以上，其含泥量、有机质含量不得超标。

2.1.2 严格控制施工工艺

混凝土配合比的控制。在施工过程中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比不同的片块在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，收缩率就大，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还会形成贯通的混凝土路面断板。因此，在施工中要严格把握混合料的配比关，特别是水灰比这一关。

混凝土的拌和、运输、铺筑、振捣都要按操作技术规范执行。在施工中尽可能减少混凝土长距离的运输，避免发生离析现象；施工中要始终保持施工作业的连续性，因为其他原因要间断作业，也必须做好施工缝的设置。水泥混凝土如果振捣不均匀，混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。

加强混凝土的养生，尤其是气温高，湿度小，风速大时，会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝；当混凝土浇筑完毕后立即采用遮盖、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土体的表面始终保持潮湿，以预防面板断裂。

浇筑好的混凝土要及时切缝，由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，切缝太浅（小于面板厚度的1/4）或太深(大于1/3)，都可能造成断裂。

在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，是预防断板的有力措施。纵坡变化处、平曲线及构造物结合部都是应力应变集中的位置，在此处设置胀缝，是减少或释放应力应变的最佳方案，可以大大降低在此处的断板率。

2.2 营运期断裂的预防

科学设计。从沿线经济和交通发展状况考虑，农村公路要满足农村交通条件和交通量的发展需要，设计上要满足技术规范和前瞻性，路面结构形式、厚度、面板尺寸、排水设施等要符合相应规范和技术要求，设计合理的排水系统，保障地下水、地表水对路基、基层、路面不被冲涮侵蚀破坏。

路基质量的控制。路基质量要控制好压实度、弯沉值、构造物台背回填、软基处理等都必须满足其强度和稳定性要求。

控制好基层质量。为了满足基层稳定性、强度和均匀性要求，尽可能选择适合混凝土路面的基层形式、施工方法和工艺。

3 水泥混凝土路面断裂处治措施

水泥混凝土路面断裂处治方法很多。要根据断裂破坏情况，采取分门别类的处治方案:一、断裂比较严重，裂缝不规则不整齐，并有多条分支，还有错台现象，针对这种缝必须将整块断板挖除重新用相同配合比混凝土浇筑；二、断缝比较规则，一条缝横贯穿，也没有错台，可以用环氧树脂灌注或根据断缝位置，把水泥混凝土面板凿开成长方形凹槽，贯通整个板厚，凹槽壁凿成1∶0.15的斜坡为最好，以使修补混凝土与面板更充分地共同支撑行车荷载。凹槽的直角边分别平行于缩缝和纵缝。对于较直的断缝，断缝的两侧开凿宽度每侧不小于20cm，总宽度不小于50cm；若断缝稍有斜度或弯度时，开凿时要距断缝凸出部位或端头不小于10cm，凹槽开凿总宽度不小于50cm；若断缝在缩缝附近，且开凿边缘距缩缝不大于50cm时，原缩缝要作为凹槽的一个边，在填充凹槽时，用高于面板混凝土强度一级标号的膨胀混凝土。三、纵缝就必须分析断裂原因，可能主要是路基、基层稳定性差，强度不均匀等因素造成，这类缝处理起来比较麻烦些，可以沿纵缝长度将混凝土全部挖除，处理好路基或基层，使其沉降稳定后再行浇筑。