关于水泥混凝土路面早期裂缝的探讨

高成海,张 存

(1.衡水市水务局 建筑工程处,河北 衡水 053000;2.河北天昕建设集团有限公司,河北 沧州 061000)

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加剂材料混合而成的非均质的多项复合性材料。随着我国交通事业的快速发展,水泥混凝土路面以强度高、承载能力大、耐磨性好、水稳定性及热稳定性好、使用寿命长、日常维护费用少等优点,得到了越来越多的应用。但由于混凝土施工、本身变形及约束等一系列问题,使水泥混凝土路面在施工后易出现裂缝,断板和错台等病害。新建水泥混凝土路面早期裂缝断板是路面的主要病害之一,它直接影响着路面的使用寿命、外观及行车的安全性、舒适性,并在一定程度上制约着水泥混凝土路面的发展,因此,在施工期间消除和减少水泥混凝土路面早期裂缝断板的现象尤为重要。

1 水泥混凝土路面早期裂缝的类型

根据水泥混凝土早期裂缝成因可分为膨胀裂缝、冻融裂缝、水化反应和碱骨料反应裂缝、沉降裂缝、干缩裂缝等。

2 水泥混凝土路面早期裂缝成因

2.1 原材料的质量问题

1)水泥品种的选择直接影响工程质量。水泥强度低、抗冻性差、抗干缩能力差、安定性差、游离CaO超标等直接造成混凝土路面早期裂缝断板。

2)粗集料级配不合理,影响工程质量。粗集料最大粒径控制不严,大粒径集料的混凝土弯拉强度相对偏小。粗集料的强度、坚固性不符合设计要求,针片状含量偏大,软弱颗粒含量偏高,从而影响混凝土强度。

3)细集料级配不符合要求,细集料含泥量超标降低了混合料的粘结度,降低了混凝土的质量,引起裂缝断板。

2.2 混凝土本身品质的问题

水灰比偏大或偏小。水灰比偏大,使混凝土内部密实度降低,强度也随之降低。同时,水灰比偏大,混凝土干缩徐变增大,易造成干缩裂缝。水灰比偏小,和易性差,影响施工操作,也难以振捣密实,使混凝土强度降低。

2.3 施工的原因

1)基层施工的质量问题引起的裂缝断板。基层标高控制不好,顶面高程高于设计高程,高程偏差超出了规范要求,导致面层厚度不足,或表面平整度差,致混凝土板厚度不均,增大了面层与基层间的摩阻力,当摩阻力大于混凝土板抗拉应力时就会产生裂缝断板。另外,基层裂缝没有处理修复,也使面层产生反射裂缝。

2)混凝土施工时,基层干燥,混凝土中的水分很快被基层吸收,会引起大的收缩而产生宽而深的裂缝。

3)施工时,混凝土欠振、漏振,使板体强度不均,或过振导致离析,使表面砂浆过厚而产生收缩裂缝。

4)天气因素。高温天气施工,水泥水化作用加快,内部水化热不及时散开而产生温度裂缝,同时,因水分蒸发加快,而使混凝土迅速干燥而收缩,易产生裂缝。大风天气施工,由于水分蒸发快,混凝土表面产生塑性收缩裂缝。

5)切缝不及时引起裂缝断板。切缝时间没有准确控制,或作业面广,切缝不及时,在水泥混凝土板薄弱位置收缩开裂,出现不规则断裂。

6)养生不及时、不充分造成混凝土板内水分大量丢失,产生干缩裂缝,或过早开放交通,强度达不到设计要求,导致混凝土面板开裂破坏。

7)计量不准确。施工中配料计量不准确将影响砂石料的级配,没有良好的级配,混凝土的密实度就难以保证。混凝土中水泥剂量不足或者水泥剂量太大,拌合不均匀等都会直接导致混凝土板体内部强度不一致,使混凝土存在薄弱面,这些薄弱面处就是产生裂缝直至断板的根源。

3 预防措施

要减少或杜绝水泥混凝土路面产生危害,必须坚持预防为主的原则。在混凝土路面整个施工过程当中,必须坚持按操作规程精心施工,施工人员定岗定责、坚持技术交底制度,严格过程控制,切实落实“三检制”。

3.1 严格混凝土配合比设计

混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能的降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低塌落度、低水胶比)二掺(掺高减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。

3.2 使用合格原材料

1)在有些水泥混凝土路面的施工中,使用了含泥量较大的中细砂或水泥混凝土的含砂率高,应使用细度模数在 2.3～3.7之间的中粗砂,且含砂率应控制在 30%以内。

石料的品质好坏直接影响水泥混凝土的强度,而有些水泥混凝土路面正是因为使用了没有经过筛选进行合理级配的、含泥量大且搅拌前没有冲洗或冲洗不彻底的石料,造成了水泥混凝土强度的“先天不足”,使水泥混凝土达不到规定的抗弯拉强度标准。

水泥的品质对于水泥混凝土强度的高低是起决定性作用的,而水泥的安定性是水泥品质标准中最为重要的指标,它直接反映水泥质量的好坏,安定性不合格的水泥在水泥混凝土路面的施工中时坚决不能使用的。在水泥混凝土路面施工中如果使用了抗弯拉强度低、抗磨耗性能差、游离子氯化钙成份高、安定性差的水泥,就会导致水泥混凝土路面面板发生断裂、脱皮或体积膨胀,而造成结构破坏。

2)要选择级配合理的集料,集料含泥量超标应更换料源,选择含泥量较小的材料,或将其认真冲至达到要求方可使用,对杂质含量超标的集料应严格禁止使用。

3.3 控制好混凝土的质量

在满足施工和易性保证混凝土密实平整的前提下,尽量减小水灰比,采用较低的单位用水量。这样会提高混凝土板的强度,尤其是早期强度,降低收缩裂缝。在高等级公路上宜在混凝土中加入引气减水剂,减少混凝土单位用水量,在无掺外加剂条件的低等级公路上采用真空吸水工艺,降低水灰比,精确地按配合比数量配料,搅拌设备要用强制式、电子计量、自动化程度高的拌和楼,以确保混凝土拌合的均匀性和计量的准确性。搅拌前的砂石料必须过筛和清洗,塌落度抽检工作要加强,不能流于形式。根据天气的变化,调整施工配合比。

3.4 控制施工质量

1)严格控制基层项面标高,确保混凝土板的厚度,按水泥混凝土面层平整度要求控制基层平整度,保证混凝土板厚度均匀一致。高等级公路上基层表面做沥青封层或乳化沥青稀浆封层,封层可防止早期裂缝断板的产生。较高级公路上采取基层加铺塑料薄膜等方法,减小水泥混凝土面层与基层间的摩阻力。当基层产生纵横向断裂隆起或碾坏时,为防止产生反射裂缝,应采取有效措施进行彻底修复。

所有挤碎、隆起、空鼓的基层应消除,并使用相同的基层料重铺,同时设胀缝板横向隔开,胀缝板应与路面胀缝或缩缝上下对齐。

2)水泥混凝土铺筑前应对基层均匀洒水,将基层和模板湿透,避免吸收混凝土中的水分。

3)摊铺过程中也要有专人监督控制,严格按操作规程进行施工。严格禁止操作人员向混凝土拌和物内随意加水,振捣要选派责任心强的人员进行操作,振捣均匀密实,防止局部漏震和振捣时间过长。抹平要细心,随时用直尺进行纵向和横向检测,反复静抹找补使之达到平整度要求。随后的压纹也要精心操作,做到既粗糙又平整,纹理一致、光洁平顺。

4)避免高温天气施工,大风天气应采取有效的防护措施,昼夜温差相关太大时,应采取保温养生措施。

5)掌握好切缝时间、切缝深度和宽度。切缝过早板面会产生毛茬,过晚会因水泥混凝土的收缩造成板块裂缝。据笔者的施工经验,切缝时间可控制在20～30 h,日平均气温在20℃以上时取其下限,反之取上限,但气候条件是多种因素造成的,故应因时因地灵活掌握,不断积累经验。而切缝深度和宽度是保证缩缝使用功能的重要条件,《规范》规定切缝深度为板厚的 1/4～1/3,实践证明采用板厚的 1/3、宽度 4 mm左右较为理想。

6)混凝土面板成型后及时养生,7天内保温养生,21天洒水养生,养生期不足,禁止开放交通。混凝土达到设计强度后才能开放交通。

新浇筑混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要,它对混凝土后期强度的发展,混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重。在很多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识到。

4 结束语

在水泥混凝土路面施工中要做到以防为主,防治结合,重点是预防。施工中对每个环节要采取有效的控制手段和监控措施,从根本上解决水泥混凝土路面断板裂缝的问题,施工时严格按规范要求施工,保证工程质量。在取得良好的投资效益的同时,促进水泥混凝土路面的高质量快速发展。

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