水泥混凝土路面裂缝成因分析

2010-08-15张志鹏林习玲

黑龙江交通科技 2010年9期

张志鹏,林习玲

(1.绥化市市政建设管理处;2.黑龙江东绥高速公路有限责任公司)

1 路面自身原因导致面板开裂

(1)原材料因素

施工中严格把住材料关是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体,粗集料不具有良好的级配,针片状颗粒含量太高;细集料和粗集料中含泥量过高,会降低混合料的粘结度;所用水泥安定性差或已过期;组成材料的级配不符合标准。这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求,很容易在施工期间产生不规则断裂,在使用过程中也会出现更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前进行试验与检验是极重要的,要做到不合格的材料坚决不使用,粗、细骨料级配要合理。

(2)混凝土配合比因素

严格控制混合料组成配合比,使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质,发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时,必须及时调整施工配合比,同时还要检查含泥量,使其不能超标。而在施工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,混合料便偏稀,在其凝固成型时,收缩率就大,一旦缩缝设置和施工仍按正常进行,就会造成缩缝间距相对过长,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,在施工中要严格把住混合料的配比关,特别是水灰比这一关。

(3)混凝土路面施工工艺因素

搅拌时间不够,材料拌和不均匀;振捣不密实,有漏振或过振情况都将导致混凝土整体强度不一致,因此在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀,将造成水泥混凝土的密实度不均匀。在密度小的区域内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。

在混凝土浇筑过程中,要始终保持施工作业的连续性,一旦出现间断作业,必须设置一道施工缝,并布置传力杆,以防止因不设施工缝而出现断板的现象。在施工中突然遇到雷阵雨的情况,应及时采取措施,对已形成强度的混凝土板应加快切缝进度,减少冷收缩裂缝的产生。

正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照规范要求,按设计进行,使传力杆与道路中心线及路面平行。如果传力杆安装偏斜,则在传力过程中会将混凝土顶破,从而形成裂缝而断板。正确地在纵坡变化处、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,它可以大大降低在此处的断板率。

施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。因混凝土拌和后水化热较高,初凝早,收缩大,在夏季施工时,热量散失慢,会形成较大的温度应力,此应力会迅速集中于薄弱环节,当水泥达到终凝后,水泥混凝土即告凝固成型,这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行,并产生了较大的拉应力,当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时,在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。一旦强度允许,及时切缝能有效地引导裂缝在预定的切缝位置上断裂,故避免了不规则的断板。

施工过程中严格控制混凝土路面各工序的施工质量,尤其要注意“振捣密实”。搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治,尽可能用水化热小、初凝慢的水泥,并适时掌握切缝时间,保证切缝的有效性。

(4)水泥混凝土面层养生不规范

夏季气温高,风力大使水分损失较快,加上洒水不及时、不均匀,造成混凝土强度降低,水析出速度过快造成拉应力迅速增加,在未到切缝时间时就产生断板。所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工,或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施,使混凝土体的表面始终保持潮湿,确保昼夜温差不至太大,以预防面板断裂。

严格控制开放交通的时间,加强养生和养护。水泥混凝土路面浇筑完毕后必须达到设计强度后方可开放交通,并对其及时进行养生、洒水、清扫,保证表面的湿度,夏季高温季节更要及时覆盖避免阳光曝晒,确保混凝土路面湿润、整洁,防止因缺水养生而产生干缩裂缝或断板。

2 路面基层方面的原因

路面基层材料拌和不均匀会使路面基层的强度差异较大,沉降大小不一,极易造成路面板开裂。基层平整度不符合要求,必然使水泥混凝土路面厚度不等。在达不到设计厚度的地方为薄弱点,在荷载作用下该处很容易开裂。路基软弱或路面基层强度不足,沉降量过大和在人工结构物与路堤衔接处、新旧路结合部位的较大沉降差都会使水泥混凝土路面出现裂缝。

路面结构不合理。公路建设施工中,早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰稳定土材料铺筑路基。利用这种材料作为水泥混凝土路面的基层是不适宜的,因为该种材料的水稳定性较差,被水浸泡后一旦有行车荷载的反复作用,很快就会形成唧泥,造成板底掏空,致使道板局部受力不均匀,引发路面破损。

养生条件差,早期通车致使基层强度降低,基层产生裂缝。这种裂缝会反射到面层,基层具有调节路面板与土基之间的受力状态、缓和或降低湿度对土基的影响,具有良好的承载、扩载作用,提高路面的整体结构强度,改善路面板的工作条件,同时改善施工条件,保证面层厚度均匀和保护碾压平整的土基或垫层,有利于提高路面施工质量。因此路面基层的施工质量同样要严格控制。

设计部门在设计时充分考虑各方面不利因素对使用期道路的影响,建设部门加大资金投入,提高道路等级,各职能部门加大公路运营综合治理力度。

对水泥混凝土道路来说,首先要考虑的是对水的防治。如果排水系统存在缺陷,使本应及时排走的水大量滞留在路上无法外排,势必造成路面积水下渗至路基,导致路基强度的局部软弱,从而出现大面积的严重病害。