水泥混凝土路面贯穿裂缝的产生原因及修复技术

2010-12-31林杰

中国新技术新产品 2010年5期

关键词：切缝水化路面

林杰

（江西省赣州市港航管理处，江西赣州 341000）

1 贯穿裂缝的产生原因及其防治措施

1.1 横向裂缝

垂直于行车方向的有规则的裂缝称为横向裂缝，导致横向裂缝的原因大致可以归纳为以下几方面。

干缩。水泥浆干缩的限制有内部限制和外部限制两种。内部限制主要是混凝土中骨料对水泥浆的限制。在普通水泥混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以，混凝土内部经常存在引起干缩裂缝的应力状态。外部限制主要是路面板块间或路面整体的限制，处于限制状态下的混凝土结构，只有当混凝土本身的抗拉弹性应变ε0以及徐变应变ε0两者与混凝土硬化过程的自由收缩应力εf不相适应时，即εf＞ε0+ε0时（其中K为侧限系数），才会产生裂缝。通村水泥路与县乡水泥路相比，干缩裂缝明显更多，原因就是通村水泥路有的没有水泥稳定基层，垫层表面平整度差、密实度差，增大了K值。在施工过程中，工人们为了方便施工，故意加大拌和用水量，而有时质量监督人员为了保证质量无意加大局部的水泥用量，从而增大了εf值，这些都是不可取的。另外，水泥品种、骨料粒径、骨料含泥量等都会影响干缩。由此可见，减少K值和εf值便可防止干缩裂缝。因此，应尽量减少单位水泥用量；尽量减少单位用水量；充分洒水润湿干燥的骨料；基层表面尽量平整、干净，且在浇砼前洒水润湿等。

冷缩。和一般材料一样，水泥混凝土具有热胀冷缩性能。当混凝土板受到相邻板块或整体性限制时，热胀冷缩都将很容易引起混凝开裂。

水泥的水化过程是一个放热过程。在混凝土硬化过程中，释放大量热能，致使温度上升。在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每米膨胀0.01mm。这种温度变形对大面积板块是极为不利的。

水泥水化过程中的放热速度是变化的，初始较缓慢，25分钟后增温，大约在水泥终凝后12小时的水化热温度可达80~90℃，从而使内部混凝土产生显著膨胀，而板面温度因为外界温度和湿水养护降低，致使混凝土内部膨胀外部收缩，产生很大的拉应力。当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，板块便会产生裂缝甚至断裂。因水泥水化作用，昼夜温差大及大风天气最容易引起裂缝。故应及时做好成型板面的保温、保湿。

切缝不及时。为防止混凝土路面收缩裂缝，人们采用切缝将路面分块。但施工中由于切缝时间难以控制得当，也容易造成横向裂缝。从混凝土收缩因素考虑，最好是混凝土中水泥水化初始阶段就切缝，但因此时混凝土抗压强度过低，根本无法切缝。一般混凝土抗拉强度仅为抗压强度的 l／8-1/7，即约为 4~5Mpa。对于尚未切缝或刚切缝的较长混凝土路面板，当板温均匀下降时，其温差引起的板中应力可用式σx=ErαTP／(1－μc)Mpa计算。当气温下降30℃时，温度应力将超过混凝土的抗拉强度，横向断裂则难以避免。因此，建议切缝时间越早越好，以混凝土强度达到设计强度的25%~30%，切缝时不会缺边角为宜。

1.2 纵向裂缝

顺路方向出现的裂缝称为纵向裂缝。纵向裂缝主要是由于填料土质不均匀、湿度不均匀、冻胀、压实不足等原因导致路基支承不均匀，当路基稍有沉陷时，在板块自重和行车压力作用下而产生。

1.3 交叉裂缝

一块板上有两条或两条以上相互交错的裂缝称为交叉裂缝。产生交叉裂缝的主要原因有：一是在施工过程中偷工减料或集料强度不够导致水泥混凝土强度不足，在轮载及温度作用下出现交叉裂缝；二是水泥混凝土路面板的厚度不够加之车辆超载作用，也会导致交叉裂缝；三是路基及基层强度与水稳性差，一旦受水侵入，将发生不均匀沉陷，在轮荷作用下而产生交叉裂缝；四是水泥的水化反应和碱骨料反应。水泥的安定性不合格，水泥中含有过烧的CaO和MgO，它们往往在水泥硬化后再水化，引起水泥浆体积膨胀，从而导致交叉裂缝甚至板体溃散。因此，在施工过程中应严把材料进场关，加强现场质量监督等。

1.4 板角断裂

与混凝土板角两边接缝相接的贯穿板厚的裂缝称为板角断裂。板角是混凝土路面板的薄弱部位，由于侧模的模壁效应，施工时插入式振捣器很难使混凝土完全密实，不密实则强度相对较小，而受力却板角较不利，但大部分相邻板角间无传力杆，传荷能力差，在车轮荷载作用下，荷载应力较集中，而且一旦路面板接缝受水侵入，轮载沿存在游离水的路面移动时会产生移动的压力波或脉动的静水孔隙水压力，从而使路面板下方的材料被抽吸上来，即出现唧泥、脱空现象，车轮荷载作用在板角时，便出现板角断裂。因此，在施工过程中应尽量加强边角的振捣；对薄弱地段进行角隅补强等。

2 贯穿裂缝的修补技术

2.1 修补材料的技术要求

快硬、高早强。修补材料必须具有迅速硬化的性能，使修补路面在短时间内达到通车强度要求。收缩小，具有一定的粘性。为防止新老混凝土结合部位被拉开，应控制修补材料的收缩率，尽可能选用无收缩或收缩率较低且具有一定粘性的修补材料。后期性能稳定，强度发展与老混凝土基本同步，保证路面的整体性能。耐磨性高，耐久性好。修补材料的颜色与老混凝土基本一致，无明显差异。

2.2 修补方法与工艺

条带罩面法。对于贯穿全厚的开裂状单条裂缝，宜采用条带罩面法进行修补。

首先顺裂缝两侧各约20cm，且平行于缩缝切7~lOcm深两条横缝；在两横缝内侧用风镐或液压镐凿除混凝土7~lOcm；沿裂缝两侧各10cm，每隔50cm钻一对钯钉孔，孔深7~lOcm，钯钉孔的直径略大于钯钉的直径；用由16的螺纹钢筋制作长20cm，弯钩长7cm的钯钉；人工将切割的缝内壁凿毛，以增强新老混凝土的粘结力。人工去除已破裂尚未掉下来的表面裸石，将开凿面及钯钉孔内的杂物及灰清除干净；将孔槽内填满快硬砂浆，安装钯钉；在修补面上先刷一层水泥净浆或同混凝土配比的砂浆，然后浇筑快硬混凝土；将修补范围隔离起来，以防车辆通行。喷洒养生剂养生或覆盖洒水养生；在裂缝端部路肩处修盲沟以利排水；修补混凝土达到设计强度时即可开放交通。

全深度补块法。对于交叉裂缝、板角断裂、纵向裂缝等，一般需进行全深度补块处理。

(1)补块尺寸确定

路面基础已恶化的部分应全部作为补块范围；锯缝的位置应离破损位置至少30cm，若锯缝边界距另一条现有横向裂缝不足180cm，或距未设传力杆的接缝不足90cm时，应将锯缝边界外移，把裂缝或接缝包括在补块内。

(2)施工方法及工艺

a、放线、锯边界缝：将根据以上原则确定的补块边界用墨线标出，然后用切缝机全深度切割。b、老混凝土去除：用铰链、吊杆或其它装置将切出的老混凝土块去除。在去除过程中应特别注意不要人为破坏基层以及相邻的路面板块。在去除混凝土块的部位应采取隔离措施，以防止车辆或行人进入，造成安全事故。c、基础的准备：去除混凝土以后，把基层处理好，若基层松散或被破坏，则全部清除，重新以贫混凝土代之；若基层完好，则只需在浇筑前湿润处理。d、混凝土浇筑：将按照设计及规范要求配制的混凝土运至补块现场进行摊铺、振捣、整平、饰面、压纹。e、养生：补块表面纹理做好后，应即时进行养生，可采取养生剂或湿治养生。f、接缝处理和开放交通：在混凝土达到设计强度的30%左右时，便可将板的缩缝按要求锯开，并进行清理后填缝。待补块混凝土达到设计强度后便可开放交通。