[摘要] 本文針對混凝土路面裂縫特點, 分析裂縫產(chǎn)生的原因, 并根據(jù)當(dāng)前路面普遍存在的裂縫現(xiàn)象, 提出先進(jìn)科學(xué)的路面施工方案以及防治措施。
[關(guān)鍵詞] 水泥混凝土; 路面; 裂縫; 原因; 措施
公路的路面直接服務(wù)于服務(wù)對象, 相對應(yīng)的, 其服務(wù)對象和自然環(huán)境對它的作用也是直接的。路面質(zhì)量的好壞直接影響了行車質(zhì)量,然而, 路面結(jié)構(gòu)作為道路系統(tǒng)的承載主體之一, 它有一定的設(shè)計使用年限, 如水泥混凝土路面一般為20~30 年。隨著使用時間的推移, 交通量的增長, 軸載作用次數(shù)的增加, 水、溫度等自然因素的反復(fù)作用, 路面會出現(xiàn)損壞, 直至不能滿足使用要求, 這就需要進(jìn)行維修。路面維修就是指在路面損壞時, 通過采用各種工程技術(shù)手段使它恢復(fù)原有的路面服務(wù)功能的一種行為。為了維護(hù)現(xiàn)有交通狀況, 保持道路服務(wù)水平,必須對損壞路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修。因此, 對水泥混凝土路面損壞原因和防治措施進(jìn)行研究更為顯得重要。
一、裂縫形成的特點及原因
1、裂縫類型及特點
水泥混凝土路面的裂縫主要有塑性裂縫、干燥裂縫、溫度裂縫、外力和其他裂縫。塑性裂縫是混凝土初、終凝前后( 一般在澆灌完四個小時左右) , 在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)泥漿干燥龜裂紋狀的裂縫; 形狀為龜紋狀, 斷續(xù)不連貫, 中間寬兩頭細(xì)形狀不規(guī)則, 也稱塑性收縮裂縫。干燥裂縫是在道路養(yǎng)護(hù)完畢, 經(jīng)過一段時間后在表面出現(xiàn)的裂縫; 這種裂縫多沿一個方向分布, 裂縫較細(xì), 長度一般在2~10cm、縫寬0.1mm、深1~2cm。溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫度差異大而施工時未及時采取技術(shù)措施, 使混凝土表面急劇冷卻收縮形成的; 當(dāng)溫度裂縫發(fā)生在表層時, 形成的裂縫比較細(xì), 若發(fā)生在內(nèi)部時則形成的裂縫貫穿板底, 破壞結(jié)構(gòu)的整體性。外力裂縫和其他裂縫形成是因混凝土在凝固過程中受外力作用或交通放行后車流量超過設(shè)計流量、車載荷嚴(yán)重超載等因素形成的破壞性裂縫; 當(dāng)溫度裂縫、外力裂縫引起板面開裂時, 裂縫一般長4~6m 左右、寬0.3~0.5mm, 深度裂至板底。
2、裂縫原因
水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的, 經(jīng)過實際調(diào)查, 其斷裂原因如下:
( 1) 土基的影響
?、偻粱盍想s亂, 壓實不好, 不均勻沉降產(chǎn)生裂縫。
?、诼坊叵滤桓? 地質(zhì)條件差, 地基軟弱, 強度低, 在重荷載行車作用下變形過大而導(dǎo)致路面斷裂破壞。
( 2) 基層的影響
配料比如欠準(zhǔn)確, 拌和欠均勻, 使用石灰消解不完全, 輾壓不夠密實, 或鋪筑厚度不等, 平整度差, 養(yǎng)護(hù)不及時, 引起基層的裂縫, 而導(dǎo)致路面的裂縫。
( 3) 面層砼自身的影響
①使用水泥標(biāo)號、廠牌、品種及出廠日期繁雜。由于水泥的硬化時間及收縮時間不一致, 造成混凝土裂縫的產(chǎn)生, 另外, 使用安定性差的水泥, 凝結(jié)硬化時的收縮量大, 使砼板產(chǎn)生微小裂縫, 在外部荷載及自然因素作用下, 產(chǎn)生更嚴(yán)重的裂縫。
②級配不合理, 水灰比控制不嚴(yán), 砼混合料中含砂量過大, 或砼石料含泥多, 影響砼的和易性和強度, 造成砼板的斷裂。③因基層的平整度差, 而導(dǎo)致面層砼板薄厚不均, 砼板較薄處容易被砼的收縮應(yīng)力拉裂, 造成的橫向裂縫。
( 4) 砼施工操作的影響
?、黉佒徘? 未濕潤基層, 致使砼過早失水而造成砼板塊的裂縫。
②真空吸水過程中, 吸墊未搭接好, 使得局部漏吸, 造成不均勻開裂。
③砼澆筑后的養(yǎng)護(hù), 尤其是初期養(yǎng)護(hù)未用草袋、草簾覆蓋, 養(yǎng)護(hù)時間、干濕程度掌握不嚴(yán)而造成砼板的裂縫。
④切縫不及時, 砼板長度過大, 收縮時產(chǎn)生裂縫, 或因切縫深度不夠, 造成砼板的裂縫。
⑤拌和砼的時間不勻, 或是真空吸水時間不勻, 也是引起裂縫產(chǎn)生的原因。
?、揲_放交通過早, 砼強度尚未達(dá)到設(shè)計值的80%, 即開放了交通。
( 5) 材料質(zhì)量不良。如水泥中硅酸二鈣和鋁酸三鈣含量偏高即水泥安定性不合理, 或水泥細(xì)度過細(xì)且配合比不正確, 都會使混凝土收縮值增大, 產(chǎn)生裂縫。當(dāng)骨料含泥量大, 妨礙集料與水泥石的依附, 遇水膨脹, 失水收縮, 也易使混凝土由于性能不穩(wěn)定而產(chǎn)生砼結(jié)構(gòu)性裂縫, 甚至破壞。
二、路面施工方案的選擇
1、連續(xù)配筋混凝土路面
連續(xù)配筋混凝土路面( 簡稱CRCP) 是國外發(fā)達(dá)國家重交通道路常用的一種路面結(jié)構(gòu)形式。它在路面縱向配有足夠數(shù)量的不間斷連續(xù)鋼筋, 以抵抗水泥混凝土路面板因縱向收縮而產(chǎn)生橫向裂縫。這種路面結(jié)構(gòu)形式可以有效減少普通水泥混凝土路面由于橫向脹、縮縫等薄弱環(huán)節(jié)而引起的各種病害, 改善路用性能, 延長道路的使用壽命, 被認(rèn)為是一種合理的路面結(jié)構(gòu)形式。
(1) 、連續(xù)配筋混凝土路面的優(yōu)點
?、俾访娼涌p少, 行車舒適平順。
?、谀途眯院? 極少養(yǎng)護(hù), 年養(yǎng)護(hù)維修費用低。
?、墼黾恿寺访姘宓恼w強度, 提高了路面的承載能力。
?、芸梢晕磳淼恼置婕愉佁峁┝己玫闹С袟l件, 不存在反射裂縫等一般水泥混凝土路面加鋪罩面常見的問題。
(2) 連續(xù)配筋混凝土路面的缺點
?、倥c普通水泥混凝土路面相比造價高。
②所用鋼筋數(shù)量多。
③施工工序多, 且要求嚴(yán)格。
?、苈访娑瞬?、與橋梁及其他結(jié)構(gòu)物連接的部位需進(jìn)行特殊錨固處理。
⑤國內(nèi)未有大規(guī)模鋪筑的經(jīng)驗及長期使用的效果評價。
2、鋼纖維混凝土路面
鋼纖維混凝土就是在普通水泥混凝土中摻配一定數(shù)量的短而細(xì)的鋼纖維所組成的一種新型高強復(fù)合混凝土材料( 簡稱SFRC) 。由于鋼纖維阻滯基體水泥混凝土裂縫的產(chǎn)生, 它不但具有普通水泥混凝土的優(yōu)良性能, 而且具有良好的抗彎拉、抗沖擊、抗疲勞性能以及收縮率小、韌性好、耐磨能力強等特性。鋼纖維混凝土在路面工程中應(yīng)用可以明顯減薄路面厚度, 改善路面性能。國外發(fā)達(dá)國家主要用于公共汽車站、收費站和行駛重型汽車的路面以及舊路面的加鋪層。
(1) 、鋼纖維混凝土路面的優(yōu)點
①抗彎拉強度高, 面層可減薄, 其厚度約為普通水泥混凝土路面的0.65~0.75 倍。
?、谘娱L了縮縫間距, 使橫向接縫少, 其橫向所縫間距一般按6~10m 設(shè)置。
?、塾捎诤穸葴p薄, 接縫減少可使施工工期縮短。
?、茉谝欢ǔ潭壬咸岣吡诵熊囀孢m性。
?、菘箾_擊、耐疲勞性能強, 耐久性好, 可延長路面的使用壽命。
?、其摾w維混凝土路面的缺點
?、僭靸r高, 單位體積鋼纖維混凝土價格比普通水泥混凝土要翻倍, 其造價比普通水泥混凝土面層高約20%, 其面層造價約為130~150 元/m2 。
?、谠牧弦髧?yán)格, 如碎石最大粒徑不超過2cm, 鋼纖維單價高。
③施工工藝復(fù)雜, 施工控制要求嚴(yán)格。否則易出現(xiàn)鋼纖維成團(tuán), 或表面易露出鋼纖維, 拌和物工作性差, 泌水等問題。
?、車鴥?nèi)未有大規(guī)模鋪筑的經(jīng)驗及長期使用的效果評價。
三、預(yù)防措施
根據(jù)以上分析, 提出如下防治措施, 具體措施如下:
?、俾坊奶盍媳M量統(tǒng)一, 并保證足夠的壓實度, 土基層的排水應(yīng)暢通。
②基層施工時必須嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行, 所用于的石灰必須消解完全, 厚度、平整度、壓實度均達(dá)到規(guī)定指標(biāo)要求。
?、壑匾曉牧系馁|(zhì)量。不同標(biāo)號、品種的水泥不能混用, 砂石料含泥量不得超過標(biāo)準(zhǔn), 水泥必須經(jīng)復(fù)驗采可使用。
?、鼙ＷC砼的施工質(zhì)量, 配合比要嚴(yán)格控制, 含砂率不宜過大, 建議采用0.32- 0.36, 水灰必須控制在0.5 以內(nèi)。砼的單位用水量按用料情況, 施工時溫度經(jīng)試驗確定。施工中經(jīng)常測量砼拌和料的坍落度, 坍落度以2- 3cm 為宜。
?、菁訌婍虐宓脑缙陴B(yǎng)護(hù), 路面壓紋后即灑水養(yǎng)護(hù), 待切縫后還應(yīng)用草袋、草簾等覆蓋, 同時保證充分灑水濕養(yǎng)。另外切縫的時間應(yīng)掌握好, 在砼達(dá)到強度的30%左右進(jìn)行切割, 不應(yīng)過早也不宜太晚, 切縫深一般為板厚的1/4- 1/3 為宜。
?、薨匆?guī)定開放交通, 不過早開放交通是防止砼板裂縫的必要措施。
四、結(jié)束語
水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因是復(fù)雜的, 它和設(shè)計、施工及原材料的質(zhì)量均有密切關(guān)系。了解露面產(chǎn)生的裂縫原因, 可以采取正確的措施對路面的裂縫進(jìn)行預(yù)防, 有利于延長路面使用周期, 降低養(yǎng)護(hù)成本; 同時更要求加強前期準(zhǔn)備工作, 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程, 在施工過程中盡可能采用先進(jìn)的施工技術(shù)、工藝和管理辦法。實踐證明, 如果在各方面把好關(guān), 從根本抓起, 是可以將裂縫等缺陷降低到最低限度的。
參考文獻(xiàn):
1、JTJ012.94, 公路水泥砼路面設(shè)計規(guī)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
