混凝土路面断板原因及防治措施

2010-12-31郝昌军

中国新技术新产品 2010年3期

郝昌军

（巢湖市公路管理局和县分局，安徽巢湖 238000）

随着国民经济和交通运输事业的发展，水泥混凝土路面有了较快的发展。近十年来，我国修建了大量水泥混凝土公路和城市道路路面，到目前为止，我国已修建了一万多公里的水泥混凝土路面。现在，国内外都在致力于提高水泥混凝土路面的使用品质，提高水泥混凝土路面的施工质量，延长水泥混凝土路面的使用寿命。水泥混凝土路面建成后及使用过程中的技术要求，除了面板的线形和几何尺寸外，主要有以下四个技术指标：具有足够的强度和稳定性。水泥混凝土路面在整个服务期间，应具有承受设计交通量和交通荷载的强度不发生面板断裂沉陷错台等危害；具有要求的平整度；具有足够的抗滑性能；具有足够的耐磨性能。其中强度是衡量水泥混凝土路面使用品质的一项重要指标。我省修建了很多水泥混凝土路面，在设计施工技术装备养护管理技术等方面也取得了很大的提高，但在有些路面上也相继出现了不同程度的损坏，即开裂断板沉陷路肩错台等病害。所谓断板，即水泥混凝土板产生横向贯通裂缝，使板块整体遭到断裂的现象。引发水泥混凝土路面出现断板的原因很多。水泥混凝土路面是一种用水水泥碎石（砾石）和砂按一定比例混合而成的堆积结构物，它在制作和硬化过程中，由于物理化学作用产生拉应力是出现早期裂缝的内因。同时在制作还要受到气温风力工艺养生等外界环境的影响，这是形成断板的外因。混凝土板块断裂是水泥混凝土路面长期存在的问题，如果采取相应有效的技术措施，可大大降低水泥混凝土路面的断板率，从而提高水泥混凝土路面的使用品质，延长其使用寿命。

2 水泥混凝土路面断板的主要影响因素

2.1 材料性质

2.1.1 水泥的水化反应

水泥与水刚接触的迅速而短暂的反应，可在几分钟内释放热量达到最大值，然后迅速下降。这一温度时高时低的过程，使混凝土因温度应力的作用而产生变形。这一作用的重复发生，其温度变形速度一旦超过了混凝土的徐变速度就会出现裂缝。

2.1.2 水泥石的干缩

混凝土在硬化前，由于内部骨料的不断沉积，也由于混合料还未获得强度仍处于塑性状态，迅速失水引起表面干缩而导致断裂，至少由于水分蒸发使混凝土因塑性变形而其表面或内部形成裂缝倾向。

2.2 路基问题

路基是路面的承重结构，路基塑性变形过大就会使底板出现脱空而导致水泥混凝土路面开裂。

2.3 环境因素

水泥混凝土浇筑时，温度湿度风速对混凝土面板的收缩有着直接的影响，温差变化大，就会产生温度收缩应力，使混凝土板在薄弱断面产生过大的应力集中而出现断板。

2.4 切缝时间

切缝的目的就是缩短混凝土板块长度以减少内应力，实现人为的有规律断裂。首先要在切缝处埋置接缝板，并在接缝板位置上再行切缝，这是预防砼早期断板的有效措施。接缝板的高度是混凝土板厚的2/3，并应在基层顶面放置，这样就在此处形成了最薄弱条件，当砼面板产生拉应力时，裂缝就在此处产生，从而避免了砼面板的早期断板。

2.5 施工方面

如不按级配配料水灰比控制不准，铺筑时振捣不均匀，板块厚薄不一致，或因机械故障间断时间过长，都会造成混凝土强度不均匀，以致形成最不利截面，导致水泥混凝土路面出现断裂。

2.6 过早开通交通

在混凝土尚未达到设计强度之前，还承受不了外界荷载的作用，当这一作用超过了荷载的临界状态时，裂缝就产生了。

针对混凝土断板产生的原因，我们研究确定了相应的防治措施。

3 降低水泥混凝土路面断板率的技术措施

3.1 基层施工

在基层施工中，使基层表面平整，也是预防砼路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板；另一方面，当基层标高低时，浇筑的砼面板就偏厚，而切缝深度又是按正常板厚实施的，这样在砼凝固过程中产生的拉应力的作用下，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此把基层的标高控制准确，表面平整光滑是预防断板的一个措施。

3.2 环境因素

混凝土路面板无论是施工期还是在养护阶段，始终暴露与大气环境中，其水分损失受到温度、湿度、风速等气候条件的直接影响。

混凝土所处的周围介质的相对湿度对收缩有很大的影响。延长湿养护时间可推迟干缩的发生和发展，但对最终的收缩率并无显著影响。

风速对混凝土干缩的影响非常大。风速越大，混凝土板的水分蒸发速度也相应增大，干缩速度加快，当风速增大到一定程度时，混凝土路面的施工就要受到限制。此时应采取加盖挡风棚等相应的措施，避风遮阳。

3.3 原材料控制

混凝土原材料的性质对混凝土的收缩有重要影响。混凝土的干燥过程是由表及里的，在混凝土内部呈现水梯状，因此产生表面收缩大内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时就产生裂缝。另外，水泥石的收缩也会受到集料的限制而出现裂缝。应严格控制砼配合比，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，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部位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，还可以形成贯通的砼路面断板，因此，在施工中要严格把住砼的配比关，特别是水灰比这一关。

用于路面混凝土施工的原材料应认真挑选。施工单位必须按照规范要求对每批水泥尽可能进行强度安定性实验。

3.4 适时切缝

就是要在水泥混凝土快硬化收缩前进行，要灵活掌握切缝时间，如遇到温差较大时要提前切缝，切缝要提前按板块长度打好线，同时要注意与拉毛向平行而且切缝深度要够深。切缝时间的确定以混凝土的强度为依据。拘经验及实验混凝土的切割强度在6.5～7.5MP时较为理想，过早会产生飞边现象过晚则产生断板现象。

4 加强养生

及时养生不但有利于强度的形成，而且可以防止断板的发生。混凝土内部的水化反应需要一定的水分，并且放出大量的热，其它水分迅速蒸发，而热量却不宜散失，如不及时以湿麻袋等养生则难以保证水化反应所需的水分难以使混凝土内外温差减少，因此出现断板。传统的方法是采用麻袋遮盖，洒水养护，麻袋不能漏盖并且洒水要均匀养生期不能低于两周。采用新型的养护剂进行路面养护，工艺简单操作方便，有利于文明施工节省养护费用。使用时注意喷洒均匀，控制好喷洒时间。