水泥混凝土路面裂縫的原因分析及預(yù)防措施

摘要:本文主要從水泥混凝土路面裂縫的分類，產(chǎn)生的原因以及預(yù)防措施，談一些淺顯的看法以供借鑒。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面裂縫原因分析

0 引言

我國著名混凝土裂縫專家王鐵夢經(jīng)過大量的研究認(rèn)為:“混凝土的裂縫是不可避免的，但有害程度是可能控制的”。混凝土專家的研究說明了混凝土裂縫的普遍性與必然性，同時也指出了防止混凝土裂縫的可能性與必然性。在我國，作為高等級的水泥混凝土路面，發(fā)展十分迅速，目前，水泥混凝土路面每年的建設(shè)里程已超過1.5萬公里，而且還有加速發(fā)展的趨勢，但水泥混凝土路面所面臨的挑戰(zhàn)也是相當(dāng)嚴(yán)峻的，突出的問題有:破環(huán)嚴(yán)重，破損速度較快，修復(fù)困難。其裂縫正成為水泥混凝土路面的質(zhì)量通病之一，必須引起重視，認(rèn)真分析其原因，積極采取預(yù)防措施加以防治。本文主要從水泥混凝土路面裂縫的分類，產(chǎn)生的原因以及預(yù)防措施，談一些淺顯的看法以供借鑒。

1 水泥混凝土路面裂縫的分類

1.1 按裂縫在厚度方向發(fā)生程度分 ①表面裂縫。主要是由混凝土混合料的早期過快失水干縮引起的厚度方向未完全斷裂的裂縫，其主要表現(xiàn)形式為不規(guī)則短小裂縫;②貫穿裂縫。由水泥混凝土表面裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的已完全折斷成兩塊以上的裂縫(也稱斷板)。

1.2 按裂縫發(fā)生的方向分 ①橫向裂縫。垂直于行車方向的有規(guī)則的裂縫;②縱向裂縫。順路方向出現(xiàn)的裂縫;③斜向裂縫。不平行于順路方向及不垂直于行車方向的裂縫;④交叉裂縫。兩條或兩條以上相互交錯的裂縫。

1.3 按裂縫發(fā)生的時期分 ①早期裂縫。混凝土路面澆注完成后，未完成硬化和開放交通就出現(xiàn)的斷板，稱為早期裂縫和施工裂縫;②使用期裂縫。混凝土路面開放交通后出現(xiàn)的裂縫，也稱后期裂縫。

1.4 按路面損壞程度分 可分為:輕微、中等、嚴(yán)重三個等級

2 水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因

引起水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的根本原因在于溫度應(yīng)力與荷載應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度或者是混凝土的自身收縮(包括失水收縮和溫度收縮)及其與基層間的強(qiáng)大摩擦力(包括靜摩擦力和粘結(jié)剪應(yīng)力)。這兩個方面與施工工藝和混凝土材料本身有著密切的關(guān)系。

2.1 施工原因 水泥混凝土路面的施工，是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。合理利用施工機(jī)械，施工工藝和施工方法對避免和預(yù)防混凝土路面的早期裂縫尤為重要。

2.1.1 基層施工原因①基層標(biāo)高失控，造成路面厚度不一致，過薄或厚薄交界處將成為薄弱斷面，在混凝土收縮時，難以承受拉應(yīng)力而開裂。②基層不平整會增加其與混凝土里面的摩擦力，也易在較薄弱處產(chǎn)生開裂。③基層干燥會吸收混凝土拌和物中的水分，使底部混凝土失水，強(qiáng)度降低導(dǎo)致開裂。④基層壓實(shí)度不足，達(dá)不到設(shè)計及規(guī)范要求，由于水文條件的變化和行車荷載作用，產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致開裂。

2.1.2 面層施工原因①混凝土混和料攪拌不足或過分，振搗不密實(shí)，形成混凝土強(qiáng)度不足或粗細(xì)骨料離析分層，易導(dǎo)致早期開裂。②混凝土在拌和時，由于水化熱產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于混凝土本身的強(qiáng)度時就會產(chǎn)生裂縫。③混凝土在運(yùn)輸時，由于運(yùn)距較長或路面不平顛簸振動作用，使混凝土混合物產(chǎn)生漏漿失水以及分層離析，也會使?jié)矒v后的路面產(chǎn)生裂縫。④養(yǎng)護(hù)不及時或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，使混凝土失去凝結(jié)硬化所需的水分，從而形成干縮裂縫。⑤沒有及時進(jìn)行路面切縫，混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，由熱脹冷縮原理，在混凝土板較薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫，主要以橫向裂縫為主。⑥施工過程中由于種種原因過早的通車，使混凝土在未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度前就承受動力荷載，也會產(chǎn)生早期裂縫。

2.2 材料原因

2.2.1 水泥的品種選用不當(dāng)以及指標(biāo)不合格。如果使用的水泥水化熱較高，收縮性大宜導(dǎo)致塑性收縮裂縫，而水泥的細(xì)度過大，游離氧化鈣含量超標(biāo)，也會產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 粗細(xì)骨料不合格。砂、石子含泥量大，有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)，表面粉塵較多以及級配不好，必然會造成水泥與集料的界面粘結(jié)不良，從而形成開裂。

2.2.3 混凝土配合比設(shè)計的合理與否，影響著混凝土路面的強(qiáng)度與施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的配合比。混凝土的單位水泥用量偏大，水灰比偏大都易使混凝土面板產(chǎn)生裂縫。

3 預(yù)防措施

3.1 從施工工藝上控制

3.1.1 基層質(zhì)量的控制①基層應(yīng)采用水泥穩(wěn)定類基層，有條件的地方建議采用水泥穩(wěn)定風(fēng)化料基層。應(yīng)控制水泥的含量，不宜過高，也不宜過低，過高容易產(chǎn)生裂縫，過低強(qiáng)度不夠，穩(wěn)定性差。水泥含量一般控制4—5%為宜。②建議采用廠拌法拌合基層料，能保證拌合物的均勻性和配料準(zhǔn)確，質(zhì)量容易控制。③基層施工時，采用拉鋼線的方法嚴(yán)格控制頂面標(biāo)高和平整度，按照規(guī)范要求進(jìn)行碾壓，確保基層的壓實(shí)度達(dá)到95%。④加強(qiáng)基層的養(yǎng)護(hù)工作，在混凝土路面施工之前應(yīng)保證基層面的濕潤狀態(tài)。⑤為減少混凝土與基層之間的摩阻力，建議采取在基層面上加鋪塑料薄膜或?yàn)⒉颊硨佑偷姆椒ā?/p>

3.1.2 混凝土面層的質(zhì)量控制①應(yīng)保證混凝土拌合物的和易性，準(zhǔn)確掌握配合比和用水量。采用機(jī)械拌合時間不得少于90s，摻外加劑時，攪拌時間應(yīng)適當(dāng)延長。若集料溫度過高，應(yīng)采取降溫措施再配料拌合。原材料進(jìn)入攪拌筒的順序?yàn)槭铀嗌啊＂诨炷谅访媸┕で埃瑧?yīng)保證各種機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提前做好各種準(zhǔn)備工作，保證施工的連續(xù)性。③加強(qiáng)振搗，采用插入式振搗器與振動梁配合施工。插入式振搗器振搗完畢后，再用振動梁進(jìn)一步振搗找平，沿混凝土表面拖拉振實(shí)，移動速度應(yīng)均勻緩慢，發(fā)現(xiàn)缺料處，應(yīng)及時填料，多余的集料適當(dāng)鏟除，此項(xiàng)工作由專人負(fù)責(zé)。振動梁應(yīng)往返兩次，第一次為填料找平，第二次為進(jìn)一步找平振搗，切實(shí)提高混凝土的密實(shí)度。④加強(qiáng)混凝土路面的養(yǎng)生工作。在混凝土抹面工作2h后，用手指輕壓混凝土表面沒有痕跡時開始進(jìn)行。一般采用草簾覆蓋，上面灑水濕潤，灑水次數(shù)應(yīng)保證混凝土表面有足夠濕度。養(yǎng)護(hù)時間不得少于14d，具體時間應(yīng)視氣溫而定。⑤及時的切縫是減少混凝土產(chǎn)生裂縫的有效措施，應(yīng)采用多臺切縫機(jī)同時作業(yè)，以保證切縫及時。具體切縫時間應(yīng)以混凝土強(qiáng)度達(dá)到8.0Mpa以上時進(jìn)行，切縫深度為混凝土板厚的1/3~1/4。有資料表明:軟切縫工藝可提前切縫時間，預(yù)防混凝土路面斷板。⑥加強(qiáng)交通管制，在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，嚴(yán)禁機(jī)動車輛和行人通行，在達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的40%后(約3d)，方可準(zhǔn)許行人通行。

3.2 從材料上控制

3.2.1 應(yīng)盡量選用強(qiáng)度高、收縮性小、安定性好、耐磨性強(qiáng)的普通硅酸鹽水泥，不同標(biāo)號和不同品種的水泥嚴(yán)禁混合使用，檢驗(yàn)不合格的水泥禁止使用。水泥標(biāo)號不得低于325號。

3.2.2 粗細(xì)骨料的含泥量一般不能超過3%，石子應(yīng)該有一定的硬度和抗壓碎能力，粒徑不得大于40mm，砂應(yīng)選用潔凈的中砂，骨料的級配應(yīng)良好，以確保混凝土拌合物具有足夠的強(qiáng)度。

4 結(jié)束語

王鐵夢教授曾經(jīng)說過:我們永遠(yuǎn)不可能戰(zhàn)勝裂縫，不可能消滅裂縫，不可能杜絕裂縫，只能控制裂縫，允許無害裂縫的存在，要求不出現(xiàn)和少出現(xiàn)有害裂縫，并把無害裂縫減少到最低限度。這說明了混凝土這種特殊材料產(chǎn)生裂縫的必然性和正常性，但只要我們能找到裂縫產(chǎn)生的根本原因，正確對待裂縫，從思想上引起重視，在材料上、施工工藝上采取合理可行的措施，嚴(yán)格按照施工規(guī)范施工，就一定能減少混凝土路面產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。