淺談水泥混凝土路面的破壞原因與防治措施

吳雪峰

1 混凝土路面破壞的原因

混凝土路面破壞的主要原因是由于混凝土內溫度應力和荷載應力(如約束應力)大于混凝土的抗拉強度而造成的。主要原因有以下幾種：混凝土的初期收縮應力大于抗拉強度而引起的橫向裂縫;混凝土板尺寸過大產生的溫度翹曲應力大于抗拉強度引起的橫向裂縫;地基不均勻沉降造成混凝土板受力不均勻產生的剪切應力大于抗拉強度引起的橫向、縱向或角隅斷裂?；炷僚c基層的摩擦力過大使混凝土收縮受到約束產生約束變形,增大了收縮應力導致混凝土板斷裂。在施工過程中各個環節對混凝土板破壞的影響主要表現在以下幾方面。

1.1 原材料影響

1)水泥影響,水泥影響主要是安定性和水化熱。安定性差是水泥中游離氧化鈣過量,導致水化慢,硬化后繼續起水化作用,破壞已硬化的水泥膠結物致使混凝土抗拉強度下降;水泥水化熱高、收縮大、容易增大溫度應力和收縮應力導致斷裂。

2)集料含泥量與有機質含量過大引起混凝土路面早期斷裂。

1.2 基層影響

1)基層不平整使界面摩擦力增大,導致斷裂;在薄弱斷面易開裂;在過薄或過厚交界處,混凝土形成不均勻收縮易開裂。2)基層干燥從而吸收混凝土中水分,使混凝土底部失水,降低強度導致開裂。3)用松散材料處理基層標高或不平整,使混凝土下部水分損失,強度降低導致開裂。

1.3 混凝土配合比影響

1)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,都易導致混凝土路面早期斷裂。2)水灰比影響。水泥水化的最低限為0.26～0.29,施工時可根據和易性的需要增加,但一般要求不大于0.45,水灰比過大將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。

1.4 施工工藝的影響

1)路基填筑使用了不適宜的材料。2)軟基處理不當。3)路基土石方填筑方面的問題。4)路面基層施工質量不合要求。5)由于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,以及振搗不密實形成強度不足或不均勻,易導致混凝土早期強度開裂等。6)拌合料溫度過高,加上水泥的水化熱造成混凝土硬化過程中溫度收縮應力增大導致開裂。7)切縫不及時或切縫深度不夠是施工工藝不當造成開裂的主要原因。8)由于養護不及時或養護方法不當造成開裂。

2 預防措施

2.1 原材料控制

1)水泥與集料必須符合規范要求,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。

2.2 路面基層不平整控制

嚴格控制基層頂面平整度以確保混凝土路面厚度均勻性和減少與基層界面的摩擦力,嚴禁采用松散材料處理基層標高或不平整表面;路面基層驗收后應立即組織面板施工,避免基層混凝土混合料中的水分損失,在攤鋪混合料前,必須在基層頂面進行灑水濕潤。

2.3 配合比控制

1)在保證強度前提下嚴格控制水泥用量,根據交通部第二公路勘察設計院試驗研究表明,水泥混凝土路面水泥最佳用量為280 kg/m3～320 kg/m3,國際施工規范規定,單位水泥用量不應低于300 kg/m3。2)嚴格控制水灰比,可摻適量減水劑。摻入減水劑可以降低砂率和水灰比,既節約水泥又減少混凝土收縮,可減少因溫差產生的開裂,在高溫季節施工采用緩凝減水劑,可以延長混凝土初、終凝時間,同時提高早期強度和28 d強度。

2.4 施工工藝控制

1)路基施工方面。路基的質量是非常關鍵的,由于路面板遭到破壞后,要對路基有質量問題的地段返工是不可能的,且水泥混凝土板難修補。故在路基施工時應著重注意以下幾點：a.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。b.軟基處理要慎重。采用合理的施工方案和施工工藝。c.路基填筑過程中,要嚴格按規范要求選好填料,控制松鋪厚度和粒徑,控制壓實含水量與最佳含水量之差在規定的范圍內,每層填筑要用平地機等機械整平后壓實,形成橫向路拱,做好臨時排水使路基干燥等。d.臺背回填施工,要求選用監理工程師或圖紙要求的回填料,保證每層填筑厚度及壓實度,回填時在臺背可考慮做排水管和土工格柵。排水管間距不得大于2 m,土工格柵層間距最好為50 cm～80 cm。

2)路面施工方面。a.路面基層施工要嚴格按規范要求選好合格材料,保證路面基層設計厚度及頂面標高,保證壓實度,嚴格控制施工質量。b.路面施工要嚴格按規范要求選好材料及材料的級配,保證混凝土質量并充分地密實,搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,防止路表水滲入路基。

3)認真檢查配料,采用自動計量裝置。拌和前要測定集料的含水量,隨時調整用水量,減少拌合物離析,并嚴格控制拌合時間。

4)嚴格控制運輸、攤平和振搗整平。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。應盡可能采用攤鋪機,人工攤鋪時,應用小型機具配套設備進行振搗。振搗時邊角處應輔助插振。為杜絕側面蜂窩,除振搗到位密實外,還要采用高標號砂漿封底,防止側模底部漏漿。

此外,根據我們的經驗,在振動梁或提漿機滾動抹平工序后,采用寬12 cm長度超過混凝土板寬的槽鋼,先縱向來回抹平,轉90°順著面板橫坡方向再滾抹,可以大大提高混凝土路面的平整度。

5)及時切縫。切縫是目前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,從理論上講在混凝土強度達到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。

6)特別需要強調的是混凝土路面的早期養護,養護不及時,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。

3 結語

公路建設是一項基礎建設,是我國經濟發展的標志之一,從近幾年全國建成通車的高速公路來看,“質量”這個概念已被人們所接受,并逐步認識到了它的重要性。一條高質量、高標準公路的修建,不僅離不開一支具有高素質的施工隊伍,同樣必須有一支高水平、責任心強的監理隊伍和具有科學頭腦的管理隊伍。

[1] 傅 智,李 紅.黑與白[J].中國公路,2005(7)：67.

[2] JTG F80/1-2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3] JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[4] 胡拴科,齊 勇,朱建軍.水泥混凝土路面早期裂縫的防治[J].山西建筑,2008,34(7)：276-277.

[5] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].