水泥混凝土路面早期斷裂的原因及防治方法

楊 光

1 水泥混凝土早期斷板的原因

所謂早期斷板是指施工過程中到竣工后通車使用不超過6個月時,板面發生斷裂現象。其主要原因如下。

1.1 原材料影響

1)水泥的安定性差,強度不足。水泥中的游離氧化鈣在凝結過程中水化很慢,水泥凝結硬化后還在繼續起水化作用,當游離的氧化鈣超過一定限量時,就會破壞已經硬化的水泥石或使抗拉強度下降。水泥強度不足也會影響混凝土的初期強度,使開裂斷板的幾率大大增加。水泥的水化熱高,收縮大也易導致開裂。2)集料(砂、碎石等)含泥量及有機質含量過大。水泥混凝土中水泥石與骨料的界面粘結不良往往是產生初期開裂的薄弱部位。集料的含泥量和有機質超過規范要求,就會造成界面缺陷,容易開裂。

1.2 混凝土配合比影響

1)混凝土中的水泥用量和水灰比越大,收縮量則越大,單位水泥用量偏大,使水化熱和收縮增加;水泥用量低,強度不足,都易導致水泥混凝土路面早期斷裂。2)水泥完全水化的最低水灰比約為0.26～0.29,施工中采用較高的水灰比為了滿足和易性的需要以利于施工。但偏大的水灰比增加水泥混凝土初期骨料表面的水膜厚度,降低強度,導致混凝土路面斷裂。

1.3 路基及基層影響

1)路基填筑使用了不適宜的材料。由于施工中在路基填筑材料方面控制不嚴,使用了不適宜材料從而造成路基下沉或塌方,以致影響路面直到路面混凝土板破壞。2)軟基處理不當。如停車場原地貌為河流、溝渠等常年積水的淤泥及淤泥質土,軟土地段路基填筑設計要求回填80 cm厚石方,但是施工時未認真按要求處理或處理不完善給路基的穩定造成了隱患,形成路基的沉陷或滑移,最終影響路面混凝土板面破壞。3)基層影響。基層不平整使界面摩擦力增大,在過薄或過厚交界處使混凝土形成不均勻收縮導致開裂。基層干燥或用松散材料處理基層標高、不平整,使混凝土底部失水,降低強度導致開裂。

1.4 施工工藝影響

1)由于混凝土攪拌時間過短或過長、原材料計量不準確導致配合比改變、混凝土拌合料停留時間過長而導致拌合料離析,及振搗不密實形成強度不足或不均勻,導致混凝土早期強度開裂。2)切縫不及時,由于機具故障或操作人員切縫時間掌握不準確或切縫深度不足,造成混凝土內應力集中,在混凝土板的薄弱處形成不規則的貫穿裂縫。3)由于養生不及時或養護方法不當造成開裂。尤其是保溫、保濕措施不到位、風速大造成混凝土內外溫差大,使混凝土表面水分蒸發太快,從而形成干縮裂縫。

1.5 環境條件

1)混凝土板的裂縫是由混凝土板的收縮與翹曲引起的,環境條件不同,混凝土板上下部失水快慢不同,溫度降低引起收縮,混凝土板上下溫差產生翹曲等。2)混凝土在收縮翹曲過程中,受到基層的摩阻力、粘結力以及板周邊的約束力。在強限制條件下,混凝土收縮變形會引起內部很大的彈性拉應力,徐變松弛后的拉應力增長超過混凝土抗拉強度時,混凝土路面就會開裂。

2 水泥混凝土路面早期斷板的防治

2.1 原材料控制

1)對于安全性差及強度不足的水泥禁止使用;不同廠家、不同種類、不同批產的水泥嚴禁混合使用。盡可能采用早期強度高、水化熱低的水泥。

2)盡量降低集料的含泥量,級配應符合配合比要求。

2.2 混凝土配合比控制

1)按試驗混凝土配合比準確配料,單位水泥用量要精確,誤差值控制在1%以內。

2)集料的含水量要及時試驗取量,控制適宜的用水量,保持水灰比的準確,為減少用水量,改善和易性可使用合適的外摻劑,用水量誤差不超過1%,外加劑控制在2%以內。

3)嚴格控制水灰比,可摻適量減水劑。

2.3 面層施工控制

1)嚴格控制運輸、攤鋪和振搗整平。盡量減少運輸距離,控制出機速度,減少混合料等待時間,要控制入模前的坍落度和和易性,對離析的混合料要二次拌和。攤鋪前要嚴格控制運輸車輛的出料高度在1.5 m以內,隨倒隨鋪以免混合料產生離析。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,造成水泥混凝土的密實度不均勻,密實度大與密度小的水泥混凝土產生了不同應力,在密度小的區域內混凝土面板下部多形成蜂窩和空洞,造成了承受應力的薄弱部位,從而容易產生早期斷板。2)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,從而形成裂縫斷板。3)混凝土路面的早期養生。采用覆蓋養生,保證混凝土面板表面濕潤。養生要及時,養生不及時,極易產生開裂,并且對混凝土強度影響很大,早期強度損失大,后期難以補救。4)掌握準確的切縫時間。切縫是混凝土路面橫縫的主要施工方法。切縫關鍵是要掌握好適宜時機,過早易發生啃邊,殘缺不齊;過晚會出現不規則斷裂。切縫時間根據混凝土試塊強度增長情況而定,一般在混凝土強度達到100%前后即可切割,但由于現場氣溫和水泥品種對混凝土強度和縮裂會產生很大影響,因此必要時可采取長距離(一般3塊～4塊板)提前切縫,以避免混凝土板的不規則斷裂。一般應采用多臺切縫機同時作業,以保證切縫及時。切縫深度為混凝土板厚的1/4～1/3,不宜切縫太淺(少于 1/4)或太深(多于1/3),剩余斷面部分能吸收由于高溫產生的內應力。

2.4 路基、基層的控制

1)路基施工質量控制。清表要徹底,不適宜的材料應全部清除且按規范要求搞好基底壓實。軟基處理要慎重,并采用合理的施工方案和施工工藝,嚴格按照設計要求進行軟土地基處理。路基填筑過程中,要嚴格按規范要求選好填料,控制填鋪厚度和粒徑,控制壓實含水量與最佳含水量之差在規定的范圍內,每層填筑要整平后壓實,形成橫向路拱,做好臨時排水使路基干燥。

2)路面基層質量控制。基層應該有很大的穩定性和均勻性。a.基層應盡可能采用水泥穩定基層,嚴格控制細料,以增加基層的水穩性;b.嚴格控制基層的厚度,保證強度的均勻;c.采用廠拌法拌基層料,確保拌和均勻和配料準確;d.按照設計要求,保證基層的密實度。

2.5 邊界影響的控制

1)要及時將后澆筑的面板切縫。

2)有中央分隔帶、路緣石等結構物施工時,應在與混凝土面板接觸處涂刷瀝青,使雙方自由伸縮。

3)基層養生結束后,及時澆筑水泥混凝土路面,以防止基層因暴露時間長而產生干縮裂縫。若基層出現裂縫,應采取封閉裂縫處理,預防因基層裂縫反射到面板上來。

2.6 環境影響的控制

1)在施工中要避免產生較大的溫差效應。溫差效應過大或突變容易造成混凝土板面強度形成的不同步。氣溫較高時,上部強度的形成比下部要快;當氣溫較低時,上部強度的形成比下部要慢,就會誘發強度較低部位拉斷開裂,形成不規則斷裂。2)混凝土板凝固階段的溫度特性:在水化熱、氣溫和日光輻射的作用下,板溫隨澆筑時間不同在不同時刻出現峰值和谷值,預測施工開始時的氣溫,預測終凝時的板溫,預測板溫等于預測氣溫加上板溫與氣溫的差,終凝時間一般不超過12 h,將實測開始澆筑混凝土的溫度與第12小時的預測板溫連線,求第10小時的板溫為鋸縫控制溫度,從而求出合理鋸縫時機,一般上午澆筑的板當天鋸縫,下午澆筑的板次日清晨鋸縫。

3 結語

混凝土路面早期斷板的原因如上所述,施工生產中只有逐一落實控制,才能有效地預防斷板的出現。同時,還要及時采取措施,封填微裂縫,如灌注環氧樹脂,并加強養護工作,對排水系統中發現的問題及時處理,避免造成較大的病害。

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