浅谈水泥混凝土路面的破坏原因与防治措施

2010-08-15吴雪峰

山西建筑 2010年9期

吴雪峰

1 混凝土路面破坏的原因

混凝土路面破坏的主要原因是由于混凝土内温度应力和荷载应力(如约束应力)大于混凝土的抗拉强度而造成的。主要原因有以下几种：混凝土的初期收缩应力大于抗拉强度而引起的横向裂缝;混凝土板尺寸过大产生的温度翘曲应力大于抗拉强度引起的横向裂缝;地基不均匀沉降造成混凝土板受力不均匀产生的剪切应力大于抗拉强度引起的横向、纵向或角隅断裂。混凝土与基层的摩擦力过大使混凝土收缩受到约束产生约束变形,增大了收缩应力导致混凝土板断裂。在施工过程中各个环节对混凝土板破坏的影响主要表现在以下几方面。

1.1 原材料影响

1)水泥影响,水泥影响主要是安定性和水化热。安定性差是水泥中游离氧化钙过量,导致水化慢,硬化后继续起水化作用,破坏已硬化的水泥胶结物致使混凝土抗拉强度下降;水泥水化热高、收缩大、容易增大温度应力和收缩应力导致断裂。

2)集料含泥量与有机质含量过大引起混凝土路面早期断裂。

1.2 基层影响

1)基层不平整使界面摩擦力增大,导致断裂;在薄弱断面易开裂;在过薄或过厚交界处,混凝土形成不均匀收缩易开裂。2)基层干燥从而吸收混凝土中水分,使混凝土底部失水,降低强度导致开裂。3)用松散材料处理基层标高或不平整,使混凝土下部水分损失,强度降低导致开裂。

1.3 混凝土配合比影响

1)单位水泥用量偏大,使水化热和收缩增加;水泥用量低,强度不足,都易导致混凝土路面早期断裂。2)水灰比影响。水泥水化的最低限为0.26～0.29,施工时可根据和易性的需要增加,但一般要求不大于0.45,水灰比过大将增加水泥混凝土初期骨料表面的水膜厚度,降低强度,导致混凝土路面断裂。

1.4 施工工艺的影响

1)路基填筑使用了不适宜的材料。2)软基处理不当。3)路基土石方填筑方面的问题。4)路面基层施工质量不合要求。5)由于搅拌时间过短或过长、原材料计量不准确导致配合比改变,混凝土拌合料停留时间过长而导致拌合料离析,以及振捣不密实形成强度不足或不均匀,易导致混凝土早期强度开裂等。6)拌合料温度过高,加上水泥的水化热造成混凝土硬化过程中温度收缩应力增大导致开裂。7)切缝不及时或切缝深度不够是施工工艺不当造成开裂的主要原因。8)由于养护不及时或养护方法不当造成开裂。

2 预防措施

2.1 原材料控制

1)水泥与集料必须符合规范要求,尽可能采用早期强度高、水化热低的水泥。2)尽量降低集料的含泥量。

2.2 路面基层不平整控制

严格控制基层顶面平整度以确保混凝土路面厚度均匀性和减少与基层界面的摩擦力,严禁采用松散材料处理基层标高或不平整表面;路面基层验收后应立即组织面板施工,避免基层混凝土混合料中的水分损失,在摊铺混合料前,必须在基层顶面进行洒水湿润。

2.3 配合比控制

1)在保证强度前提下严格控制水泥用量,根据交通部第二公路勘察设计院试验研究表明,水泥混凝土路面水泥最佳用量为280 kg/m3～320 kg/m3,国际施工规范规定,单位水泥用量不应低于300 kg/m3。2)严格控制水灰比,可掺适量减水剂。掺入减水剂可以降低砂率和水灰比,既节约水泥又减少混凝土收缩,可减少因温差产生的开裂,在高温季节施工采用缓凝减水剂,可以延长混凝土初、终凝时间,同时提高早期强度和28 d强度。

2.4 施工工艺控制

1)路基施工方面。路基的质量是非常关键的,由于路面板遭到破坏后,要对路基有质量问题的地段返工是不可能的,且水泥混凝土板难修补。故在路基施工时应着重注意以下几点：a.清表要彻底。不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实。b.软基处理要慎重。采用合理的施工方案和施工工艺。c.路基填筑过程中,要严格按规范要求选好填料,控制松铺厚度和粒径,控制压实含水量与最佳含水量之差在规定的范围内,每层填筑要用平地机等机械整平后压实,形成横向路拱,做好临时排水使路基干燥等。d.台背回填施工,要求选用监理工程师或图纸要求的回填料,保证每层填筑厚度及压实度,回填时在台背可考虑做排水管和土工格栅。排水管间距不得大于2 m,土工格栅层间距最好为50 cm～80 cm。

2)路面施工方面。a.路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料,保证路面基层设计厚度及顶面标高,保证压实度,严格控制施工质量。b.路面施工要严格按规范要求选好材料及材料的级配,保证混凝土质量并充分地密实,搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治,防止路表水渗入路基。

3)认真检查配料,采用自动计量装置。拌和前要测定集料的含水量,随时调整用水量,减少拌合物离析,并严格控制拌合时间。

4)严格控制运输、摊平和振捣整平。尽量减少运输距离,控制出机速度,减少混合料等待时间,要控制入模前的坍落度和和易性,对离析的混合料要二次拌和。摊铺前要严格控制运输车辆的出料高度在1.5 m以内,随倒随铺以免混合料产生离析。应尽可能采用摊铺机,人工摊铺时,应用小型机具配套设备进行振捣。振捣时边角处应辅助插振。为杜绝侧面蜂窝,除振捣到位密实外,还要采用高标号砂浆封底,防止侧模底部漏浆。

此外,根据我们的经验,在振动梁或提浆机滚动抹平工序后,采用宽12 cm长度超过混凝土板宽的槽钢,先纵向来回抹平,转90°顺着面板横坡方向再滚抹,可以大大提高混凝土路面的平整度。

5)及时切缝。切缝是目前混凝土路面横缝的主要施工方法。切缝关键是要掌握好适宜时机,过早易发生啃边,残缺不齐;过晚会出现不规则断裂。切缝时间根据混凝土试块强度增长情况而定,从理论上讲在混凝土强度达到100%前后即可切割,但由于现场气温和水泥品种对混凝土强度和缩裂会产生很大影响,因此必要时可采取长距离(一般3块～4块板)提前切缝,以避免混凝土板的不规则断裂。

6)特别需要强调的是混凝土路面的早期养护,养护不及时,极易产生开裂,并且对混凝土强度影响很大,早期强度损失大,后期难以补救。