水泥混凝土路面裂縫成因分析

張志鵬,林習玲

(1.綏化市市政建設管理處;2.黑龍江東綏高速公路有限責任公司)

1 路面自身原因導致面板開裂

(1)原材料因素

施工中嚴格把住材料關是保證混凝土質量的前提。材料是構成混凝土路面的主體,粗集料不具有良好的級配,針片狀顆粒含量太高;細集料和粗集料中含泥量過高,會降低混合料的粘結度;所用水泥安定性差或已過期;組成材料的級配不符合標準。這樣的材料組成的混凝土路面面板的彎拉應力就達不到設計要求,很容易在施工期間產生不規則斷裂,在使用過程中也會出現更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前進行試驗與檢驗是極重要的,要做到不合格的材料堅決不使用,粗、細骨料級配要合理。

(2)混凝土配合比因素

嚴格控制混合料組成配合比,使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經常檢查骨料的級配和雜質,發現所購進的骨料級配與原試驗級配不符時,必須及時調整施工配合比,同時還要檢查含泥量,使其不能超標。而在施工中最應注意的是水灰比的控制,如果水灰比忽大忽小,在攤鋪時又不注意攤鋪的均勻性,就會造成水灰比不同的片塊,在其交界結合部,由于凝固收縮率或受熱膨脹率不同,形成裂縫和斷板的情況;如果水灰比過大,混合料便偏稀,在其凝固成型時,收縮率就大,一旦縮縫設置和施工仍按正常進行,就會造成縮縫間距相對過長,從而易在較大的收縮應變作用下形成裂縫,如果進一步發展,還會形成貫通的混凝土路面斷板,因此,在施工中要嚴格把住混合料的配比關,特別是水灰比這一關。

(3)混凝土路面施工工藝因素

攪拌時間不夠,材料拌和不均勻;振搗不密實,有漏振或過振情況都將導致混凝土整體強度不一致,因此在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實。如果水泥混凝土振搗不均勻,將造成水泥混凝土的密實度不均勻。在密度小的區域內混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀,形成了承受應力的薄弱部位或區域,從而易使面板產生斷板。

在混凝土澆筑過程中,要始終保持施工作業的連續性,一旦出現間斷作業,必須設置一道施工縫,并布置傳力桿,以防止因不設施工縫而出現斷板的現象。在施工中突然遇到雷陣雨的情況,應及時采取措施,對已形成強度的混凝土板應加快切縫進度,減少冷收縮裂縫的產生。

正確安裝傳力桿可以防止斷板。傳力桿的安裝必須遵照規范要求,按設計進行,使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜,則在傳力過程中會將混凝土頂破,從而形成裂縫而斷板。正確地在縱坡變化處、平曲線及構造物結合部設置脹縫,是預防斷板的有力措施?？v坡變化處、平曲線及構造物結合部都是應力應變集中的位置,在此處設置脹縫,是減少或釋放應力應變的最佳方案,它可以大大降低在此處的斷板率。

施工中及時正確地切縫是預防斷板的有力措施。因混凝土拌和后水化熱較高,初凝早,收縮大,在夏季施工時,熱量散失慢,會形成較大的溫度應力,此應力會迅速集中于薄弱環節,當水泥達到終凝后,水泥混凝土即告凝固成型,這時水泥混凝土體收縮變形也在不斷進行,并產生了較大的拉應力,當混凝土路面面板與基層之間的摩擦力大于這個成型凝固產生的收縮拉應力時,在混凝土面板承受拉應力最薄弱的位置就會被拉斷而產生斷板。一旦強度允許,及時切縫能有效地引導裂縫在預定的切縫位置上斷裂,故避免了不規則的斷板。

施工過程中嚴格控制混凝土路面各工序的施工質量,尤其要注意“振搗密實”。搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,盡可能用水化熱小、初凝慢的水泥,并適時掌握切縫時間,保證切縫的有效性。

(4)水泥混凝土面層養生不規范

夏季氣溫高,風力大使水分損失較快,加上灑水不及時、不均勻,造成混凝土強度降低,水析出速度過快造成拉應力迅速增加,在未到切縫時間時就產生斷板。所以在施工中要注意盡量避免在溫差大天氣或大風天氣施工,或者當混凝土澆筑完畢后立即采用遮陽、灑水、噴灑養護劑等措施,使混凝土體的表面始終保持潮濕,確保晝夜溫差不至太大,以預防面板斷裂。

嚴格控制開放交通的時間,加強養生和養護。水泥混凝土路面澆筑完畢后必須達到設計強度后方可開放交通,并對其及時進行養生、灑水、清掃,保證表面的濕度,夏季高溫季節更要及時覆蓋避免陽光曝曬,確?；炷谅访鏉駶?、整潔,防止因缺水養生而產生干縮裂縫或斷板。

2 路面基層方面的原因

路面基層材料拌和不均勻會使路面基層的強度差異較大,沉降大小不一,極易造成路面板開裂?；鶎悠秸炔环弦?必然使水泥混凝土路面厚度不等。在達不到設計厚度的地方為薄弱點,在荷載作用下該處很容易開裂。路基軟弱或路面基層強度不足,沉降量過大和在人工結構物與路堤銜接處、新舊路結合部位的較大沉降差都會使水泥混凝土路面出現裂縫。

路面結構不合理。公路建設施工中,早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰穩定土材料鋪筑路基。利用這種材料作為水泥混凝土路面的基層是不適宜的,因為該種材料的水穩定性較差,被水浸泡后一旦有行車荷載的反復作用,很快就會形成唧泥,造成板底掏空,致使道板局部受力不均勻,引發路面破損。

養生條件差,早期通車致使基層強度降低,基層產生裂縫。這種裂縫會反射到面層,基層具有調節路面板與土基之間的受力狀態、緩和或降低濕度對土基的影響,具有良好的承載、擴載作用,提高路面的整體結構強度,改善路面板的工作條件,同時改善施工條件,保證面層厚度均勻和保護碾壓平整的土基或墊層,有利于提高路面施工質量。因此路面基層的施工質量同樣要嚴格控制。

設計部門在設計時充分考慮各方面不利因素對使用期道路的影響,建設部門加大資金投入,提高道路等級,各職能部門加大公路運營綜合治理力度。

對水泥混凝土道路來說,首先要考慮的是對水的防治。如果排水系統存在缺陷,使本應及時排走的水大量滯留在路上無法外排,勢必造成路面積水下滲至路基,導致路基強度的局部軟弱,從而出現大面積的嚴重病害。

3 結束語

為減少水泥混凝土路面裂縫的產生,應從施工材料選擇、基層強度控制、施工及道路排水等多方面控制,嚴把質量關,控制好每個環節每道工序,嚴格按照國家有關規范、技術標準進行施工,是保證工程質量避免病害的前提和基礎。