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水泥砼路面裂缝的成因及预防

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-05-22  来源:中国混凝土网  作者:帮考网
核心提示:水泥砼路面裂缝的成因及预防
  一、前言

水泥砼路面具有刚度大、承载力强、耐久性能好、可就地取材、建设使用经济等诸多优点。近些年来,随着水泥砼路面滑模摊铺技术的日益成熟,路面机械化施工程度提高,路面平整度等质量指标也大幅度提高。因此,它广泛应用于国道、省道等高等级路面,但随着高速公路水泥砼路面修建数量的逐年增多,在建设和使用过程中也出现不少问题,水泥砼路面的裂缝就是其中之一。如何减少施工早期裂缝,防止使用期间路面裂缝,提高水泥砼路面的使用寿命是大家共同关注的问题。

  
二、产生裂缝的原因

  (一)内部因素

  1.行车荷载破坏:根据刚性路面设计规范,我们知道路面应力计算假定最不利作用荷载位置在板中央、板角和板边缘中间位置,因此,因行车荷载反复作用造成的裂缝主要集中在板底面和边线中间、及四角上面450斜线位置。

  2.温度应力:水泥砼具有热胀冷缩性质,路面板白天表面温度高,晚上底面温度高,上下面温差导致热胀冷缩不一致,形成拉应力,长期作用下形成裂缝。

  3.化学作用:水泥通过水化作用形成强度,在硬化过程中释放大量热能。在通常温度范围内,混凝土温度每上升100C路面板每米膨胀0.01mm。据有关试验证明,水泥水化过程中的热能释放是变化的,初始较缓慢,25min后增温,大约在水泥终凝后12小时的水化热温度可达800C,使砼内部产生显著的体积膨胀,产生很大的拉应力,当外部砼所受拉应力一旦超过砼当时的极限抗拉强度时,板块就会产生横向或纵向裂缝。

  4.碱骨料反应:砼中的骨料约束水泥的膨胀和收缩,产生拉应力,产生裂缝;有些水泥在生产过程中,有时会出现一些过烧的CaO和MgO,它们的水化速度很慢,往往在水泥硬化后再水化,引起水泥浆体膨胀、开裂甚至出现网裂。

  5.干缩裂缝:水泥硬化过程中,水份散失的同时,水泥浆体收缩,当收缩变形与砼本身的抗拉应变和徐变应变不相适应时,就会产生干缩裂缝。产生干缩裂缝的主要原因有砼的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素,但主要是单位用水量。

  (二)外部因素

  1.切缝不及时:主要表现为施工中切缝时间难以控制,切缝不及时,温度应力大于相应时间路面抗拆强度,导致路面出现横向裂缝。

  2.计量不准:现在高速公路施工中的砼搅拌一般都采用电子计量的大型拌和站,各种材料的称量精度都有保证。但是,如果施工经验不足,不根据施工环境变化及时调整施工配合比。在加水量的控制上,死搬设计配合比,没有根据施工现场风力、温度、运输距离等因素及时调整,致使施工水灰比时大时小,形成砼强度的差异,使早期裂缝机率增大。

  3.外加剂因素:砼路面施工中一定要掺加外加剂,但如果掺加了不合格的外加剂,砼就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题,直接影响砼的质量。

  4.运输的影响:运输距离、时间过长使砼在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差,影响振捣效果,导致砼板块发生早期裂缝的概率大大增加。

  5.漏振或振动不够:摊铺机施工过程中振动器损坏还继续施工,使砼漏振。砼中存在的空洞降低了砼的强度,使路面发生裂缝或断板。

  6.气温变化:施工中有时气温突然变高或变低,甚至辅以刮大风,造成砼中水份失去过快,形成表面网裂。汕梅高速公路K96+250处,因中午气温过高,施工时未采用防护措施,路面摊铺过后不到4小时就发生连续11块路面板网裂;K93+420处施工时下午刮大风,在路面成型后2个小时就有两处网裂。如果施工期间夜间有寒流,不采取加盖保温措施的话,那么第二天肯定有断板。

  7.养生不及时、不充分:砼中硬化过程中失去的水分未能得到及时补充,使砼产生干缩变形发生早期裂缝。

  8.基层问题:基层塑性变形量过大,使水分浸入基层,反复作用就会使底板出现脱空现象而促成水泥砼路面裂缝、断板。

  9.路基问题:路堤填方高度高、自然沉降大;填挖方分界;桥头沉降;软基处理不彻底等诸因素导致不均匀沉降。经行车荷载反复作用,导致砼板裂缝、断板。

  10.养护问题:表现在排水不畅、地下水位上升致路基承载力下降而破坏路面;胀、缩缝长期不清理更换,限制了砼路面的纵向变形功能,致路面板挤压变形破坏。

  
三、预防措施

  针对路面产生裂缝的原因,结合有关资料及笔者的经验和思考,可以采取下述预防措施。

  (一)设计方面

  1.提高设计标准:随着我国国民经济的发展,高速公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长,设计标准也要相应提高。有条件的地方尽量选用连续配筋砼路面增强砼的强度。以解决大交通量、重载车多的问题。也可以推广高抗拉强度砼路面、钢纤维砼路面和贫水泥砼路面等新技术、新工艺,解决砼路面的裂缝问题。

  2.从设计上要求路基足够长的沉降时间后才能进行路面施工,减少路基不均匀沉降造成的裂缝、断板;增加路面基层强度,可以采用诸如碾压砼等新工艺,减少因路面基层因素造成的路面裂缝。

  (二)施工方面

  1.高度重视配合比设计,选择合适的配合比。施工过程中除严格计量外,根据施工环境、及时调整含水量,保持施工塌落度基本稳定,防止温度裂缝。

  2.使用合格、性能稳定的缓凝引气减水剂,减少用水量、增加施工和易性以保证工作时间。

  3.使用滑模式摊铺机进行机械化施工,以保证砼路面平整度、强度和均匀性。

  4.砼做完面后尽快喷洒一层养护剂,防止早期收缩裂缝;在施工过程中当天气异常时,应采用运输车加盖篷布、施工现场洒水降温、夜间加盖草袋等保温措施;并根据砼强度增加速度,尽量早开始锯缝工作。

  5.控制水泥用量及提高砼的密实度,达到预防化学裂缝的目的。

  (三)养护方面

  1.保持排水系统完好,防止路基强度降低。

  2.重视砼面养护,及时清理或更换缩胀缝材料。

  3.加强早期维修,防止病害加大、扩散。

  砼路面产生裂缝的原因还有很多,防止的方法也不止这几点。但我们相信,只要采取必要措施,就能防止或减少路面裂缝现象的发生。
 
 
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