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水泥混凝土路面早期裂縫產(chǎn)生的原因及防治
摘要：水泥混凝土路面具有剛度大、承載力強(qiáng)、耐久性能好、可就地取材、建設(shè)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。近些年來，隨著水泥混凝土路面滑模攤鋪技術(shù)的日益成熟，路面機(jī)械化施工程度提高，路面平整度等質(zhì)量指標(biāo)也大幅度提高。因此，它廣泛應(yīng)用于國道、省道等高等級(jí)路面，但隨著高速公路水泥混凝土路面修建數(shù)量的逐年增多，在建設(shè)和使用過程中也出現(xiàn)不少問題，水泥混凝土路面的裂縫就是其中之一。如何減少施工早期裂縫，防止使用期間路面裂縫，提高水泥混凝土路面的使用壽命是大家共同關(guān)注的問題。關(guān)鍵詞：混凝土路面 裂縫 防治
1 路面早期裂縫的原因
1.1 內(nèi)部因素 ①行車荷載破壞：根據(jù)剛性路面設(shè)計(jì)規(guī)范，我們知道路面應(yīng)力假定最不利作用荷載位置在板中央、板角和板邊緣中間位置，因此，因行車荷載反復(fù)作用造成的裂縫主要集中在板底面和邊線中間、及四角上面450斜線位置。②溫度應(yīng)力：水泥混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，路面板白天表面溫度高，晚上底面溫度高，上下面溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致，形成拉應(yīng)力，長期作用下形成裂縫。③化學(xué)作用：水泥通過水化作用形成強(qiáng)度，在硬化過程中釋放大量熱能。在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度每上升100C路面板每米膨脹0.01mm。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)證明，水泥水化過程中的熱能釋放是變化的，初始較緩慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12小時(shí)的水化熱溫度可達(dá)800C，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生顯著的體積膨脹，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部混凝土所受拉應(yīng)力一旦超過混凝土當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，板塊就會(huì)產(chǎn)生橫向或縱向裂縫。④堿骨料反應(yīng)：混凝土中的骨料約束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；有些水泥在生產(chǎn)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些過燒的CaO和MgO，它們的水化速度很慢，往往在水泥硬化后再水化，引起水泥漿體膨脹、開裂甚至出現(xiàn)網(wǎng)裂。⑤干縮裂縫：水泥硬化過程中，水份散失的同時(shí)，水泥漿體收縮，當(dāng)收縮變形與混凝土本身的抗拉應(yīng)變和徐變應(yīng)變不相適應(yīng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因有混凝土的單位用水量、骨料粒徑、細(xì)粒料含量等諸多因素，但主要是單位用水量。
1.2 外部因素 ①切縫不及時(shí)：主要表現(xiàn)為施工中切縫時(shí)間難以控制，切縫不及時(shí)，溫度應(yīng)力大于相應(yīng)時(shí)間路面抗拆強(qiáng)度，導(dǎo)致路面出現(xiàn)橫向裂縫。②計(jì)量不準(zhǔn)：現(xiàn)在高速公路施工中的混凝土攪拌一般都采用計(jì)量的大型拌和站，各種材料的稱量精度都有保證。但是，如果施工經(jīng)驗(yàn)不足，不根據(jù)施工環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整施工配合比。在加水量的控制上，死搬設(shè)計(jì)配合比，沒有根據(jù)施工現(xiàn)場風(fēng)力、溫度、運(yùn)輸距離等因素及時(shí)調(diào)整，致使施工水灰比時(shí)大時(shí)小，形成混凝土強(qiáng)度的差異，使早期裂縫機(jī)率增大。③外加劑因素：混凝土路面施工中一定要摻加外加劑，但如果摻加了不合格的外加劑，混凝土就會(huì)出現(xiàn)早凝、慢凝、離析、有害物等問題，直接影響混凝土的質(zhì)量。④運(yùn)輸?shù)挠绊懀哼\(yùn)輸距離、時(shí)間過長使混凝土在運(yùn)輸途中發(fā)生“離析”、造成施工和易性差，影響振搗效果，導(dǎo)致混凝土板塊發(fā)生早期裂縫的概率大大增加。⑤漏振或振動(dòng)不夠：攤鋪機(jī)施工過程中振動(dòng)器損壞還繼續(xù)施工，使混凝土漏振�；炷林写嬖诘目斩唇档土嘶炷恋膹�(qiáng)度，使路面發(fā)生裂縫或斷板。⑥氣溫變化：施工中有時(shí)氣溫突然變高或變低，甚至輔以刮大風(fēng)，造成混凝土中水份失去過快，形成表面網(wǎng)裂。汕梅高速公路K96+250處，因中午氣溫過高，施工時(shí)未采用防護(hù)措施，路面攤鋪過后不到4小時(shí)就發(fā)生連續(xù)11塊路面板網(wǎng)裂；K93+420處施工時(shí)下午刮大風(fēng)，在路面成型后2個(gè)小時(shí)就有兩處網(wǎng)裂。如果施工期間夜間有寒流，不采取加蓋保溫措施的話，那么第二天肯定有斷板。⑦養(yǎng)生不及時(shí)、不充分：混凝土中硬化過程中失去的水分未能得到及時(shí)補(bǔ)充，使混凝土產(chǎn)生干縮變形發(fā)生早期裂縫。⑧基層問題：a路基填土含水量偏大，在凍脹作用下使路面形成裂縫。b路基碾壓不均勻，出現(xiàn)填土局部未壓實(shí)或兩側(cè)密實(shí)度不夠，使路基產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫。c舊路拓寬時(shí)，新舊路基銜接處理不符合技術(shù)規(guī)范要求，新路基壓實(shí)度不夠，造成路基不均勻沉陷或滑坡，形成裂縫。d傍山公路半填半挖地段、橋臺(tái)與填方接頭處、路基施工未按規(guī)范要求，易造成沉降，經(jīng)長時(shí)間行車作用易形成裂縫。⑨路基問題：路堤填方高度高、自然沉降大；填挖方分界；橋頭沉降；軟基處理不徹底等諸因素導(dǎo)致不均勻沉降。經(jīng)行車荷載反復(fù)作用，導(dǎo)致混凝土板裂縫、斷板。⑩養(yǎng)護(hù)問題：a表現(xiàn)在排水不暢、地下水位上升致路基承載力下降而破壞路面；脹、縮縫長期不清理更換，限制了混凝土路面的縱向變形功能，致路面板擠壓變形破壞。b瀝青路面在行車作用下出現(xiàn)小面積松散，個(gè)別坑槽后，未及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。c養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，有些養(yǎng)護(hù)人員在瀝青混凝土路面上采取人工噴油，人工灑料方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 2 防治方法
針對(duì)路面產(chǎn)生裂縫的原因，結(jié)合有關(guān)資料及筆者的經(jīng)驗(yàn)和思考，可以采取下述防治方法。
2.1 設(shè)計(jì)方面 ①提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：隨著我國國民的，高速公路的車流量正以每年兩位數(shù)的速度高速增長，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也要相應(yīng)提高。有條件的地方盡量選用連續(xù)配筋混凝土路面增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。以解決大量、重載車多的問題。也可以推廣高抗拉強(qiáng)度砼路面和鋼纖維混凝土路面等新技術(shù)、新工藝，解決混凝土路面的裂縫問題。②從設(shè)計(jì)上要求路基足夠長的沉降時(shí)間后才能進(jìn)行路面施工，減少路基不均勻沉降造成的裂縫、斷板；增加路面基層強(qiáng)度，可以采用諸如碾壓混凝土等新工藝，減少因路面基層因素造成的路面裂縫。
2.2 施工方面 ①選用水泥：應(yīng)采用不低于425號(hào)硅酸性水泥或普通水泥。盡量使用同一廠家生產(chǎn)的同一品牌、同一標(biāo)號(hào)的水泥，加大對(duì)水泥的實(shí)驗(yàn)和檢測。施工時(shí)嚴(yán)格控制水的用量，適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。施工工藝的選用必須著眼于保證混凝土的早期強(qiáng)度和減少收縮。②嚴(yán)格控制水灰比：混凝土路面施工，水灰比應(yīng)小于0.5。施工時(shí)的用水量應(yīng)按砂石料情況、施工溫度等經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。施工中經(jīng)常要測定混凝土混合物的坍落度。為改善和易性，可摻用適量外加劑。控制水灰比是保證混凝土強(qiáng)度的重要措施。③采用合格砂石料和正確掌握配合比：采用的碎石應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬符合規(guī)定級(jí)配，各材料的施工配料要準(zhǔn)確過磅，如發(fā)生含水率、水泥變換等改變，應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工配合比。④及時(shí)切縫，保證質(zhì)量：適當(dāng)?shù)那锌p時(shí)機(jī)是減少斷板產(chǎn)生的重要手段，切縫的時(shí)機(jī)和質(zhì)量要求如前所述，這里需補(bǔ)充的是，切縫機(jī)械也需保證質(zhì)量，且要加強(qiáng)維修。⑤高度重視配合比設(shè)計(jì)，選擇合適的配合比。施工過程中除嚴(yán)格計(jì)量外，根據(jù)施工環(huán)境、及時(shí)調(diào)整含水量，保持施工塌落度基本穩(wěn)定，防止溫度裂縫。⑥使用合格、性能穩(wěn)定的緩凝引氣減水劑，減少用水量、增加施工和易性以保證工作時(shí)間。⑦用滑模式攤鋪機(jī)進(jìn)行機(jī)械化施工，以保證混凝土路面平整度、強(qiáng)度和均勻性。⑧混凝土做完面后盡快噴灑一層養(yǎng)護(hù)劑，防止早期收縮裂縫；在施工過程中當(dāng)天氣異常時(shí)，應(yīng)采用運(yùn)輸車加蓋篷布、施工現(xiàn)場灑水降溫、夜間加蓋草袋等保溫措施；并根據(jù)混凝土強(qiáng)度增加速度，盡量早開始鋸縫工作。⑨控制水泥用量及提高混凝土的密實(shí)度，達(dá)到預(yù)防化學(xué)裂縫的目的。
2.3 養(yǎng)護(hù)方面
2.3.1 工期的養(yǎng)護(hù) 路面澆筑待終凝后要立即覆蓋，并確保灑水養(yǎng)護(hù)，從而保證混凝土強(qiáng)度正常增長，防止因缺水干縮而產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時(shí)間視具體情況而定，一般使用425號(hào)以上普通水泥養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天。
2.3.2 路面使用后的養(yǎng)護(hù)�、俦３峙潘到y(tǒng)完好，防止路基強(qiáng)度降低。②重視混凝土面養(yǎng)護(hù)，及時(shí)清理或更換縮脹縫材料。③加強(qiáng)早期維修，防止病害加大、擴(kuò)散。
混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因還有很多，防止的方法也不止這幾點(diǎn)。但我們相信，只要采取必要措施，就能防止或減少路面裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，混凝土路面的早期裂縫是可以消除和避免的。
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