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水泥混凝土路面横向随意性裂缝探析与防治

发布时间:2019-7-3  新闻类别:公司新闻 点击次数:41

我国目前水泥生产量约占世界总产量的50%,已连续21年保持世界首位。根据国内水泥资源优势,水泥混凝土路面应用广泛,对全国经济建设和可持续发展发挥了巨大的作用。使用中也发现,有相当部分的路面出现了不同程度地开裂、断板、沉陷、错台等结构性病害 ,尤其是路面的横向裂缝(规则的和不规则的),不仅给养护、修复带来极大的困难,而且严重影响路面的使用功能和寿命,成为制约水泥混凝土路面发展的技术难点。本文结合乐清山老连线公路改建工程实际,着重对水泥混凝土路面横向随意性裂缝的危害、成因和防治措施予以探析,以期对今后的道路建设有所裨益。


2横向随意性裂缝


水泥混凝土路面横向裂缝有规则裂缝和不规则裂缝之分。规则横向裂缝,是指垂直于行车方向的、且与缩缝或胀缝基本平行的、贯穿混凝土路面板全厚的裂缝;不规则裂缝,是指裂缝走向不与行车方向垂直、不与缩缝或胀缝平行也不在缩缝或胀缝位置上,而是在混凝土路面板块的中部或接近于板块的缩缝或胀缝位置的裂缝,这种裂缝我们叫它为横向不规则裂缝或横向随意性裂缝。


横向随意性裂缝对水泥混凝土路面结构的危害极大,导致雨水直接下渗,在行车荷载作用下,内部形成高压水,不断渗透、冲刷、淘蚀,使混凝土板板下脱空,裂缝加巨,最终造成混凝土板整体断裂而丧失承载能力和使用功能,危及行车安全。


3横向随意性裂缝探因


造成水泥混凝土路面横向随意性裂缝的原因很多,根据国内外相关资料,大致认为与混凝土干缩(塑性收缩)、冷缩(降温收缩)、施工质量、边界影响等因素有关。


3.1混凝土干缩引起的裂缝


水泥混凝土路面板在硬化过程中,由于水分逐渐蒸发,面板体积收缩产生干缩,其线性收缩指数为1.0~2.0×10-4,即每米收缩0.1~0.2mm;而温度变化产生的线胀缩指数为1.0×10-5,即温度每升降1.0℃,每米变形0.01mm。前者在水泥混凝土面板硬化过程中发生,后者在硬化中和硬化后的整个过程中发生。当气温骤变,如夏季夜间下雨、冬季昼夜温差大、加之刮风的影响,混凝土表面水分蒸发加快,特别是气温升降达到10℃以上时,面板硬化、干缩和温度变化胀缩的叠加,混凝土面板如未及时拆模、养生、切缝,产生裂缝断板是必然的。


3.2冷缩(降温收缩)裂缝


水泥混凝土具有热胀冷缩性能。热胀属于压缩变形,而冷缩则属于拉缩变形,拉缩变形极易引起混凝土结构开裂。混凝土抗拉强度仅为抗压强度的1/8~1/7,约4.3~5.0MPa,当混凝土板外部所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限强度时,板块就会产生横向随意性裂缝。


3.3施工质量影响


(1)基层施工质量差


某道路工程因为道路穿越山区,施工条件差,基层(水稳层)施工全用人工摊铺,造成基层表面平整度差(高差±3~5cm),增大了基层和面板间的摩擦力,影响面板自由伸缩,在低温季节易造成面板产生横向不规则随意性裂缝;为了抢工期,另半幅路面是在盛夏施工的,基层表面过分干燥,吸收了面层混凝土的部分水分,使底部混凝土失水严重、收缩不一致、强度降低,导致面板开裂;裂缝最严重地段,由于路基不均匀沉降,加上前述影响,导致基层强度不均,使混凝土面板在强度低的位置产生横向随意性裂缝。


(2)混凝土面板厚度不均


由此而导致路面板产生横向随意性裂缝的位置较多,究其原因,主要是基层标高控制不严使混凝土面板厚薄不均所致。据现场调查,混凝土面板最厚处为26~27cm,最薄处只有21~22cm,设计为25cm。过薄或厚薄交界处产生应力集中而形成的薄弱断面,在混凝土收缩时难以承受拉应力而导致随意开裂;此外,用切缝机切割而成的缩缝深度一般只有4.5~5.5cm,而施工时缩缝的位置可能是板很厚处,由于混凝土面板截面的强度削弱得不够,开裂就不会发生在切割的板缝位置上,而是发生在混凝土板中强度薄弱的位置处,从而形成随意性裂缝。


(3)切缝不及时


混凝土横向缩缝对混凝土早期强度十分敏感,在实际施工时如果由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确(不及时)或切缝深度不足,都会造成混凝土内应力集中,在混凝土的薄弱处往往会形成横向随意性贯穿裂缝。


(4)混凝土施工配合比


在施工时,骨料和砂都是露天堆放的,其含水量分布很不均匀,也就是说,实际施工时材料含水量与试验测定含水量存在明显的误差。这样,根据测定含水量调整施工配合比不一定能精确达到原来的理论配合比,由此带来的施工水灰比与设计水灰比相比较也存在一定误差。此外影响施工调整配合比准确性的另一个因素是气温,同样的施工坍落度的水泥混凝土,气温高比气温低的施工难度要大得多。


(5)混凝土面板养护影响


混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要。实际施工中现场人员基本上是以自然养护为主,使混凝土表面发生了不少的不规则细小裂缝。


(6)车辆过早通行


由于混凝土强度不足而过早开放交通,所产生的荷载应力导致路面板产生横向随意裂缝。


3.4边界原因


(1)先浇板对后浇板的影响


气温变化超过一定幅度时,已断裂的缩缝两边混凝土板收缩,这样“后浇板” 还未切缝的混凝土板受到较大的拉应力( 这时其混凝土强度还较低),当拉应力大于混凝土初期抗拉强度时,就会在“先浇板”缩缝对应位置发生横向随意裂缝,这种裂缝在其它混凝土路面上也存在。“先浇板”与“后浇板”间隔时间越长越易引起“后浇板”开裂。


(2)纵向缩缝设置拉杆的影响


混凝土面板纵向缩缝设置拉杆的目的是为了防止板块位移使缝隙增大,但同时也强制“后浇板”与“先浇板”的水平伸缩务必保持一致。本来“先浇板”在“后浇板”没有施工前,板块伸缩可以在缩缝处或胀缝处调整,而当“后浇板”施工后,其伸缩通过纵向拉杆必须与“先浇板”同步。但“后浇板”混凝土初期强度(指50小时之前)远低于“先浇板”,如果再加上混凝土板厚度不均匀或者混凝土配合比不当而导致混凝土强度分布不均匀,这时在“后浇板”薄弱断面也很易形成横向随意裂缝;


(3)如果基层稳定层已经发生裂缝,裂缝两边基层在气温下降时收缩,由于摩擦力作用,同样也会带动上面初期混凝土面板开裂。


4防治措施


(1)混凝土路面各项原材料质量必须合格。


(2)控制混凝土路面产生裂缝必须保证路基填筑质量。路基压实质量要求达到规定的压实值和弯沉值,保证路基有足够的、均匀的强度。


(3)认真控制好基层标高和平整度。建立验槽制度,确保基层厚度均匀一致,保证强度的均匀;控制好基顶面层的施工标高。


(4)严格控制混凝土配合比。按现场测定的骨料和砂的含水量进行反复试验,并将理论配合比换算成施工配合比,作为混凝土施工配合料的依据进行准确配料。


(5)尽量避开高温季节施工。


(6)预防混凝土干缩与冷缩裂缝的产生。①选用适宜品种的水泥;②增加粉煤灰掺量,使用高效减水剂。


(7)及时切缝。拆模后,要及时组织切缝,通常控制在200~300℃/H或当砼的抗压强度为8~10MPa时为宜。合理和及时切缝,可以部分释放收缩应力,把应力集中引导到设计切缝断面处,从而形成规则裂缝。


(8)设置横向缝传杆。横向缩缝传力杆能够持久提高路面缩缝的传荷能力、改善基层与路面板的受力状态,消除温度变化所引起的随意性裂缝。


(9)边界影响控制。①尽量将“后浇板”的面板进行及时切缝;②尽量缩短“先浇板”与“后浇板”的施工间隔时间;③基层养生结束后,及时浇筑水泥砼路面,防止基层因暴露时间过长而产生干缩裂缝。


 
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