[摘要] 本文针对混凝土路面裂缝特点, 分析裂缝产生的原因, 并根据当前路面普遍存在的裂缝现象, 提出先进科学的路面施工方案以及防治措施。
[关键词] 水泥混凝土; 路面; 裂缝; 原因; 措施
公路的路面直接服务于服务对象, 相对应的, 其服务对象和自然环境对它的作用也是直接的。路面质量的好坏直接影响了行车质量,然而, 路面结构作为道路系统的承载主体之一, 它有一定的设计使用年限, 如水泥混凝土路面一般为20~30 年。随着使用时间的推移, 交通量的增长, 轴载作用次数的增加, 水、温度等自然因素的反复作用, 路面会出现损坏, 直至不能满足使用要求, 这就需要进行维修。路面维修就是指在路面损坏时, 通过采用各种工程技术手段使它恢复原有的路面服务功能的一种行为。为了维护现有交通状况, 保持道路服务水平,必须对损坏路面结构进行维修。因此, 对水泥混凝土路面损坏原因和防治措施进行研究更为显得重要。
一、裂缝形成的特点及原因
1、裂缝类型及特点
水泥混凝土路面的裂缝主要有塑性裂缝、干燥裂缝、温度裂缝、外力和其他裂缝。塑性裂缝是混凝土初、终凝前后( 一般在浇灌完四个小时左右) , 在结构表面出现泥浆干燥龟裂纹状的裂缝; 形状为龟纹状, 断续不连贯, 中间宽两头细形状不规则, 也称塑性收缩裂缝。干燥裂缝是在道路养护完毕, 经过一段时间后在表面出现的裂缝; 这种裂缝多沿一个方向分布, 裂缝较细, 长度一般在2~10cm、缝宽0.1mm、深1~2cm。温度裂缝是由于混凝土内外温度差异大而施工时未及时采取技术措施, 使混凝土表面急剧冷却收缩形成的; 当温度裂缝发生在表层时, 形成的裂缝比较细, 若发生在内部时则形成的裂缝贯穿板底, 破坏结构的整体性。外力裂缝和其他裂缝形成是因混凝土在凝固过程中受外力作用或交通放行后车流量超过设计流量、车载荷严重超载等因素形成的破坏性裂缝; 当温度裂缝、外力裂缝引起板面开裂时, 裂缝一般长4~6m 左右、宽0.3~0.5mm, 深度裂至板底。
2、裂缝原因
水泥混凝土路面产生裂缝的原因是多方面的, 经过实际调查, 其断裂原因如下:
( 1) 土基的影响
①土基填料杂乱, 压实不好, 不均匀沉降产生裂缝。
②路基地下水位高, 地质条件差, 地基软弱, 强度低, 在重荷载行车作用下变形过大而导致路面断裂破坏。
( 2) 基层的影响
配料比如欠准确, 拌和欠均匀, 使用石灰消解不完全, 辗压不够密实, 或铺筑厚度不等, 平整度差, 养护不及时, 引起基层的裂缝, 而导致路面的裂缝。
( 3) 面层砼自身的影响
①使用水泥标号、厂牌、品种及出厂日期繁杂。由于水泥的硬化时间及收缩时间不一致, 造成混凝土裂缝的产生, 另外, 使用安定性差的水泥, 凝结硬化时的收缩量大, 使砼板产生微小裂缝, 在外部荷载及自然因素作用下, 产生更严重的裂缝。
②级配不合理, 水灰比控制不严, 砼混合料中含砂量过大, 或砼石料含泥多, 影响砼的和易性和强度, 造成砼板的断裂。③因基层的平整度差, 而导致面层砼板薄厚不均, 砼板较薄处容易被砼的收缩应力拉裂, 造成的横向裂缝。
( 4) 砼施工操作的影响
①铺筑砼前, 未湿润基层, 致使砼过早失水而造成砼板块的裂缝。
②真空吸水过程中, 吸垫未搭接好, 使得局部漏吸, 造成不均匀开裂。
③砼浇筑后的养护, 尤其是初期养护未用草袋、草帘覆盖, 养护时间、干湿程度掌握不严而造成砼板的裂缝。
④切缝不及时, 砼板长度过大, 收缩时产生裂缝, 或因切缝深度不够, 造成砼板的裂缝。
⑤拌和砼的时间不匀, 或是真空吸水时间不匀, 也是引起裂缝产生的原因。
⑥开放交通过早, 砼强度尚未达到设计值的80%, 即开放了交通。
( 5) 材料质量不良。如水泥中硅酸二钙和铝酸三钙含量偏高即水泥安定性不合理, 或水泥细度过细且配合比不正确, 都会使混凝土收缩值增大, 产生裂缝。当骨料含泥量大, 妨碍集料与水泥石的依附, 遇水膨胀, 失水收缩, 也易使混凝土由于性能不稳定而产生砼结构性裂缝, 甚至破坏。
二、路面施工方案的选择
1、连续配筋混凝土路面
连续配筋混凝土路面( 简称CRCP) 是国外发达国家重交通道路常用的一种路面结构形式。它在路面纵向配有足够数量的不间断连续钢筋, 以抵抗水泥混凝土路面板因纵向收缩而产生横向裂缝。这种路面结构形式可以有效减少普通水泥混凝土路面由于横向胀、缩缝等薄弱环节而引起的各种病害, 改善路用性能, 延长道路的使用寿命, 被认为是一种合理的路面结构形式。
(1) 、连续配筋混凝土路面的优点
①路面接缝少, 行车舒适平顺。
②耐久性好, 极少养护, 年养护维修费用低。
③增加了路面板的整体强度, 提高了路面的承载能力。
④可以未将来的罩面加铺提供良好的支承条件, 不存在反射裂缝等一般水泥混凝土路面加铺罩面常见的问题。
(2) 连续配筋混凝土路面的缺点
①与普通水泥混凝土路面相比造价高。
②所用钢筋数量多。
③施工工序多, 且要求严格。
④路面端部、与桥梁及其他结构物连接的部位需进行特殊锚固处理。
⑤国内未有大规模铺筑的经验及长期使用的效果评价。
2、钢纤维混凝土路面
钢纤维混凝土就是在普通水泥混凝土中掺配一定数量的短而细的钢纤维所组成的一种新型高强复合混凝土材料( 简称SFRC) 。由于钢纤维阻滞基体水泥混凝土裂缝的产生, 它不但具有普通水泥混凝土的优良性能, 而且具有良好的抗弯拉、抗冲击、抗疲劳性能以及收缩率小、韧性好、耐磨能力强等特性。钢纤维混凝土在路面工程中应用可以明显减薄路面厚度, 改善路面性能。国外发达国家主要用于公共汽车站、收费站和行驶重型汽车的路面以及旧路面的加铺层。
(1) 、钢纤维混凝土路面的优点
①抗弯拉强度高, 面层可减薄, 其厚度约为普通水泥混凝土路面的0.65~0.75 倍。
②延长了缩缝间距, 使横向接缝少, 其横向所缝间距一般按6~10m 设置。
③由于厚度减薄, 接缝减少可使施工工期缩短。
④在一定程度上提高了行车舒适性。
⑤抗冲击、耐疲劳性能强, 耐久性好, 可延长路面的使用寿命。
⑵钢纤维混凝土路面的缺点
①造价高, 单位体积钢纤维混凝土价格比普通水泥混凝土要翻倍, 其造价比普通水泥混凝土面层高约20%, 其面层造价约为130~150 元/m2 。
②原材料要求严格, 如碎石最大粒径不超过2cm, 钢纤维单价高。
③施工工艺复杂, 施工控制要求严格。否则易出现钢纤维成团, 或表面易露出钢纤维, 拌和物工作性差, 泌水等问题。
④国内未有大规模铺筑的经验及长期使用的效果评价。
三、预防措施
根据以上分析, 提出如下防治措施, 具体措施如下:
①路基的填料尽量统一, 并保证足够的压实度, 土基层的排水应畅通。
②基层施工时必须严格按操作规程进行, 所用于的石灰必须消解完全, 厚度、平整度、压实度均达到规定指标要求。
③重视原材料的质量。不同标号、品种的水泥不能混用, 砂石料含泥量不得超过标准, 水泥必须经复验采可使用。
④保证砼的施工质量, 配合比要严格控制, 含砂率不宜过大, 建议采用0.32- 0.36, 水灰必须控制在0.5 以内。砼的单位用水量按用料情况, 施工时温度经试验确定。施工中经常测量砼拌和料的坍落度, 坍落度以2- 3cm 为宜。
⑤加强砼板的早期养护, 路面压纹后即洒水养护, 待切缝后还应用草袋、草帘等覆盖, 同时保证充分洒水湿养。另外切缝的时间应掌握好, 在砼达到强度的30%左右进行切割, 不应过早也不宜太晚, 切缝深一般为板厚的1/4- 1/3 为宜。
⑥按规定开放交通, 不过早开放交通是防止砼板裂缝的必要措施。
四、结束语
水泥混凝土路面产生裂缝的原因是复杂的, 它和设计、施工及原材料的质量均有密切关系。了解露面产生的裂缝原因, 可以采取正确的措施对路面的裂缝进行预防, 有利于延长路面使用周期, 降低养护成本; 同时更要求加强前期准备工作, 严格执行操作规程, 在施工过程中尽可能采用先进的施工技术、工艺和管理办法。实践证明, 如果在各方面把好关, 从根本抓起, 是可以将裂缝等缺陷降低到最低限度的。
参考文献:
1、JTJ012.94, 公路水泥砼路面设计规范[S]
2、姚祖康.水泥混凝土路面研究[M].北京: 人民交通出版社, 1995
