淺談水泥混凝土路面裂縫的原因與預(yù)防

 淺談水泥混凝土路面裂縫的原因與預(yù)防

　　摘要：水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，使用時(shí)間長，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在路面結(jié)構(gòu)中使用越來越廣泛。但混凝土最主要的缺點(diǎn)是抗壓能力差、容易開裂。筆者根據(jù)多年來從事施工技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn)，就水泥混凝土路面裂縫的原因與預(yù)防談一些體會(huì)。

　　關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面,裂縫,原因,控制　　

　　水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，使用時(shí)間長，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在路面結(jié)構(gòu)中使用越來越廣泛。但混凝土最主要的缺點(diǎn)是抗壓能力差、容易開裂。筆者根據(jù)多年來從事施工技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn)，就水泥混凝土路面裂縫的原因與預(yù)防談一些體會(huì)。

　　一、原因分析

　　1、設(shè)計(jì)方面的原因

　　有可能的原因有：路面板平面尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng)，若設(shè)計(jì)板長過大，而設(shè)計(jì)路面厚度又較小，則會(huì)造成斷板；混凝土原材料的配合比不當(dāng)，混凝土產(chǎn)生堿一骨料反應(yīng)或抗凍融性差等耐久性問題；排水設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)?/p>

　　2、路面基層的影響造成裂縫

　�。�1）基層混凝土料拌合料不均勻，使基層的強(qiáng)度差異大，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致水泥混凝土路面板裂縫。

　�。�2）平整度不符合要求，導(dǎo)致水泥混凝土面板厚度不等，強(qiáng)度有差異，造成面板薄弱部位產(chǎn)生裂縫。

　�。�3）基層灑生水或有積水導(dǎo)致銜接不力而產(chǎn)生裂縫。

　�。�4）軟弱基礎(chǔ)處理不好，基礎(chǔ)濕軟或碾壓不密實(shí)導(dǎo)致水泥混凝土路面脫空開裂成縫。

　　3、路面窨井及管線的影響

　�。�1）路面窨井四周的塘渣填筑是實(shí)際施工中的薄弱環(huán)節(jié)。施工單位在推土機(jī)推塘渣時(shí)，往往將大塊塘渣推至窨井邊，同時(shí)此處壓路機(jī)很少壓到，造成應(yīng)力薄弱區(qū)。實(shí)際施工中，路面裂縫很大部分發(fā)生在窨井處。

　　（2）路面下雨污管線滲漏會(huì)沖刷路基部分，特別是對流沙土的沖刷更為厲害。

　　4、混凝土質(zhì)量的影響

　�。�1）不同標(biāo)號(hào)及品種的水泥混雜使用，硬化時(shí)間及收縮量不一樣，同樣會(huì)形成裂縫。

　　（2）水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)值只是一個(gè)參考值，施工時(shí)必須結(jié)合實(shí)際找出正確的施工配合比，否則會(huì)使混凝土標(biāo)號(hào)失控，水灰比不能嚴(yán)格控制而產(chǎn)生裂縫

　�。�3）攪拌質(zhì)量的影響。攪拌時(shí)間過短，則拌合不均勻，造成面層強(qiáng)度相差過大，硬化時(shí)間及收縮量不同，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；攪拌時(shí)間過長，則容易導(dǎo)致骨料破碎、離析，影響混凝土的強(qiáng)度。

　�。�4）振搗質(zhì)量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強(qiáng)度。

　　（5）養(yǎng)護(hù)的影響�；炷�土的養(yǎng)護(hù)對其早期強(qiáng)度增長和防止收縮裂縫極為重要。因此，一定要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，在表面手漿后盡快予以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)。同時(shí)必須保證養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，實(shí)際養(yǎng)護(hù)天數(shù)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長情況而定，一般宜為14～21天。

　　5、橫向縮縫質(zhì)量的影響

　　設(shè)置橫向縮縫是為了減小收縮應(yīng)力和翹曲應(yīng)力。切縫施工是混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如不加強(qiáng)控制，極易引發(fā)裂縫。

　�。�1）切割時(shí)間。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25％～30％時(shí)，應(yīng)采用切縫機(jī)進(jìn)行切割。切縫太早，粗骨料會(huì)從砂漿中跳脫；切縫太晚，如果產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土容許值，混凝土板就會(huì)開裂。氣溫高，混凝土強(qiáng)度增長快，切割時(shí)間要提早。溫差大，切割時(shí)間也要提早。切縫時(shí)間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機(jī)，宜采用機(jī)型小、轉(zhuǎn)速快、振動(dòng)小的，在混凝土澆筑幾小時(shí)內(nèi)即可切割。

　　（2）切割深度。切縫深度應(yīng)控制為板厚的1／4～1／5.切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證。切得太淺，混凝土截面的強(qiáng)度削弱得不夠，面層上會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則裂縫

　�。�3）接縫料。接縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現(xiàn)問題。

　　6、拉桿和傳力桿的影響

　　脹縫傳力桿的質(zhì)量控制主要有兩點(diǎn)：一是傳力桿的一端應(yīng)涂瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土板伸縮時(shí)，傳力桿對混凝土板產(chǎn)生壓應(yīng)力，引起混凝土板拉裂。

　�。�1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應(yīng)用光圓趕緊，且一半涂瀝青，允許滑動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，施工單位為圖方便，經(jīng)常使用螺紋鋼，且不涂瀝青。施工縫兩邊混凝土澆筑時(shí)間不同，凝結(jié)過程中產(chǎn)生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，形成薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)混凝土板在荷載或自然因素作用下產(chǎn)生收縮，則在此薄弱環(huán)節(jié)處產(chǎn)生裂縫。

　　（2）縱縫拉桿�？v縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應(yīng)設(shè)置拉桿。拉桿應(yīng)用螺紋鋼，長度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以保證其與混凝土間的粘接力，并且拉桿的直徑與間距也應(yīng)得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時(shí)，縱縫被拉開而形成裂縫。

　　7、溫度變化引起的裂縫

　　混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形。若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取?/p>

　　8、過早開放交通

　　開放交通過早，混凝土的強(qiáng)度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產(chǎn)生裂縫。

　　二、預(yù)防措施

　　1、加強(qiáng)基層質(zhì)量控制

　　搞好基層質(zhì)量控制，防止路基不均勻沉降，主要是控制好基層的平整度、密實(shí)度。

　　2、關(guān)于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　水泥路面上出現(xiàn)的各種病害，除了施工與材料因素外，與結(jié)構(gòu)層的厚度與強(qiáng)度有很大的聯(lián)系，在設(shè)計(jì)混凝土板厚度與基層結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意。

　�。�1）設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)待設(shè)計(jì)道路所在地域的實(shí)際情況，采用不同的結(jié)構(gòu)，例如在遇到一些特殊路段時(shí)，可以采用土工織物來保護(hù)基層，增加強(qiáng)度。因?yàn)橥凉た椢锞哂休^強(qiáng)強(qiáng)度與韌性，而且緊貼于地基表面，當(dāng)?shù)鼗�可能產(chǎn)生剪切破壞時(shí)，鋪設(shè)的土工織物將阻止破壞面的出現(xiàn)，從而提高地基的承載力。

　�。�2）設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)及時(shí)吸收國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，用有限元法來分析水泥混凝土路面在各種荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系，并掌握接縫構(gòu)造傳遞荷載的能力和特性。用科學(xué)的方法決定結(jié)構(gòu)層的厚度與強(qiáng)度。

　　3、選擇合格的原材料

　　嚴(yán)禁使用質(zhì)量穩(wěn)定性差的水泥；不同種類，不同廠家，不同批產(chǎn)的水泥嚴(yán)禁混合使用，盡量采用水化熱少，收縮性小的硅酸鹽水泥；集料強(qiáng)度須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含泥量超標(biāo)須更換或用水沖洗達(dá)標(biāo)后使用，有機(jī)質(zhì)超標(biāo)的集料嚴(yán)禁使用。

　　4、作好水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)

　　按試驗(yàn)水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)準(zhǔn)確配料，水泥用量精確稱量并將誤差控制在1%以內(nèi)；及時(shí)測試集料含水量，掌握適宜的用水量，保持水灰比準(zhǔn)確，要確保集料級(jí)配準(zhǔn)確。

　　5、處理好混凝土施工質(zhì)量控制

　　混凝土在制備和施工中需處理好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

　�。�1）混凝土生產(chǎn)控制。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制配比中粗、細(xì)骨料及水的計(jì)量，控制好水灰比；混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)達(dá)到要求，運(yùn)輸過程中不得發(fā)生離析現(xiàn)象，否則應(yīng)在澆筑現(xiàn)場重新拌合。

　　（2）采用混凝土真空脫水技術(shù)�；炷�土振搗完畢，用真空脫水技術(shù)可將混凝土表面及內(nèi)部的游離水和空氣排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度，減少混凝土裂縫。

　�。�3）選擇適宜的切縫時(shí)間實(shí)施切縫。為了防止施工中的溫度收縮裂縫，一般以混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到5—10MPa為實(shí)施的切縫時(shí)間。

　　（4）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。關(guān)于混凝土的養(yǎng)護(hù)，包含2層含義：其一是通過施工管理措施對已澆路面加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；其二是采用新型的養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)。

　　6、采用新型混凝土材料

　　為了克服水泥混凝土抗折強(qiáng)度低、抗裂性差、脆性大的缺點(diǎn)，可在水泥混凝土中滲入一定數(shù)量的纖維，通過纖維增強(qiáng)，提高混凝土的抗拉、抗剪、抗折、抗沖擊強(qiáng)度，降低脆性。常用的新型混凝土材料有玻璃纖維增強(qiáng)水泥混凝土、鋼纖維增強(qiáng)混凝土等。

　　7、加強(qiáng)水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)管理、維修與交通管理

　　養(yǎng)護(hù)工作的好壞也是決定水泥混凝土路面質(zhì)量的主要因素之一。公路管理部門要加強(qiáng)對道路的養(yǎng)護(hù)、維修與交通管理工作。

　�。�1）加強(qiáng)對排水系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)，確保排水系統(tǒng)暢通，做到地下水和地表水能順利排出路基以外。

　�。�2）應(yīng)加強(qiáng)對水泥混凝土道路的巡查，當(dāng)板塊與伸縮縫處出現(xiàn)裂縫、坑洞、錯(cuò)臺(tái)等病害時(shí)，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。填縫料應(yīng)選用與混凝土粘接力強(qiáng)、回彈性能好、耐老化的材料。只有這樣才能把水泥混凝土道路管好、養(yǎng)好，充分發(fā)揮投資效益。

　�。�3）加強(qiáng)對超載車輛的管理，采取強(qiáng)硬措施，杜絕超載，從根本上解決混凝土路面裂縫的問題。

　　三、結(jié)束語

　　綜上所述，水泥混凝土路面裂縫成因，不僅與設(shè)計(jì)、施工等路面形成前的環(huán)節(jié)有關(guān)，而且與路面形成后的使用、養(yǎng)護(hù)等聯(lián)系緊密。因此，要消滅水泥混凝土路面開裂這一質(zhì)量通病，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理各方主體各負(fù)其責(zé)，分頭把關(guān)，按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際，嚴(yán)格履行各自職能，相信這一頑疾一定會(huì)得到根治。