略论水泥砼路面断板原因分析及其处理方法

2013-08-15徐彦峰张红海

河南科技 2013年8期

徐彦峰张红海

(内乡县公路管理局，河南南阳 474350)

1 水泥砼路面断板出现的原因

1.1 材料性质的变化

一方面是水泥的水化反应。水化反应即水泥与水接触时产生的化学反应，这种反应是迅速且短暂的，能够在几分钟内释放出水泥的热量然后水泥路面的温度迅速下降。在这一过程中，温度剧烈变化，水泥路面则会因温度应力而发生变形，一旦温度变形的速度超过了混凝土的变化速度，那么路面就会出现裂缝甚至断板。另一方面是水泥石的干缩效应。水泥砼路面结硬以后，表层水分逐渐蒸发而温度逐渐降低，水泥石体积随之减少。而水泥石表层和内部水分损失的速度有所不同，导致表面收缩和内部收缩并不均匀，表面收缩较大，其变形受到内部的约束而使表层水泥石承受拉力，当这种拉力超过水泥砼路面的抗拉强度时，路面裂缝便由此产生。一般而言，水泥砼路面的混凝土单位体积量较小，有干缩效应直接导致路面断板的可能性不大。但若遇到温度变化等其他因素，则断板可能性会加大。

1.2 路面基层的影响

基层不平整导致基层与水泥石间出现较大的摩擦力，在路面的薄弱处因拉应力难以承受而易形成断板，或者在过薄和过厚的路面交界处，水泥砼的收缩因不均匀而导致开裂;若基层过于干燥，基层会从路面砼中吸收水分，导致水泥砼底部水分不足，降低水泥砼的强度而出现断板。

1.3 砼配合比的影响

水泥砼的配合比极为关键，不合理的砂石料级配会降低水泥砼路面的抗折强度。一方面要注意水泥砼的水灰比。若砼的水灰比偏大，则混合料中水分所占用的空间较大，由于实际参与水化反应的水分只占其中一部分，多余的水分则会慢慢蒸发，蒸发会在混凝土中产生孔隙，加大混凝土的干缩影响。水灰比越大，孔隙率也因此越大，干缩率也越大，最终会明显地对混凝土强度产生影响。水泥水化最低的限值为0.26-0.29，最高限值不大于0.45。另一方面要注意单位水泥的用量。事实上，并不是水泥用量越大，混凝土的强度就越高。水泥本身是具有收缩性的，若单位水泥用量越大，水泥的收缩量也越大，裂缝在收缩中便容易产生，最终导致路面断板。而若单位水泥用量过小，则会导致路面强度不够，路面也有出现早期断板的可能。

1.4 施工因素

首先，没控制好搅拌时间、为准确计算原材料计量而改变了砼的配合比，拌合料时间过长导致混凝土离板、分层等，振捣时不密实、搅拌不均匀导致强度分布不均匀，这些因素都容易导致水泥砼路面早期出现断板。其次，在混凝土浇筑期间，由于各种突发因素导致浇筑作业中断，再开工时未进行施工裂缝处理，导致旧混凝土以及新浇筑的混凝土因结合不良和不一致的收缩而形成裂缝。再次，切缝不及时的问题。切缝不及时或切缝的深度不够是导致路面断板的一个重要原因。切缝时若时间超过300℃·h，断板就很容易产生。最后，养护方法的问题。在路面养生阶段，应进行适当养护，尤其是在气温高、湿度小、风速大的地区，路面的水分蒸发会加快，干缩效应增强，会因此出现干缩裂缝。同时，不宜过早开放交通，早期的水泥砼抗弯拉强度较低，过早荷载会破坏路面强度，为后期路面断板埋下隐患。

2 水泥砼路面断板的处理方法

2.1 严格控制原材料

对水泥砼路面的原材料进行严格控制，水泥和集料须符合要求。在选择水泥时，尽可能选择早期强度高、水化热低的品种如硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥强度是重要的考量因素，适宜的等级是设计抗折强度的十倍以上，同时，水泥的含碱量应控制在0.6%以内。在选择集料(砂、石子)时，应控制其含泥量，选择含泥量少的产品，其中，粗骨料的粒径最大不超过30 毫米，连续级配石子是相对适宜的选择，若需细集料，则中粗砂较为适宜。

2.2 严格控制路面基层的铺设

基层顶面应保持平整均匀，减少基层与水泥砼的摩擦力，必要时可以在基层顶部加铺塑料薄膜，而用松散材料处理路基不平整表面的做法应予以禁止。同时，应尽量保证基层的湿润度，在平整基层后，可在基层均匀的洒一二次水，然后即时铺设混凝土，防止水分的流失蒸发。

2.3 对砼配合比进行控制

一方面是对水灰比的控制。若水泥混凝土是采用人工摊铺，则水灰比控制在0.45 以内，若采用机械摊铺，则水灰比应控制在0.50 以内。同时，可适当掺加减水剂。另一方面是对水泥用量的控制。控制水泥用量应以保证水泥砼的强度为基本前提，国际统一的施工对水泥砼单位水泥用量的规定是每立方不少于300kg，而交通部有研究表明，水泥砼路面的水泥最佳用量在每立方280-320kg 之间。

2.4 对施工过程的控制

首先，对搅拌的时间和原材料计量进行严格控制，使用经验丰富的工人进行操作，必要时可用自动计量装置。在拌合前需对集料的含水量进行测定并及时调整用水，减少拌合物的离析分层。其次，要振捣均匀，防止漏振或者超振的出现，尽可能缩短运输距离，控制拌料出机速度，缩短混合料的等待时间，在入模前对坍落度与和易性进行控制，对于离析的混合料要进行二次搅拌。尽量用机器进行摊铺，若采用人工摊铺，需配套小型振捣机具。再次，及时切缝。切缝的时机至关重要，提早切缝导致缝无法起到减小内应力的作用，延后切缝则易导致断板。一般而言，切缝时间尽量控制在250-300℃·h之间，可提前而不可延后。同时，要注意天气温度的变化，防止断板出现。最后，要加强养生工作，及时洒水防止干缩裂缝，不得提前开放交通等。