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摘要:水泥混凝土路面出現裂缝是一个无法根治的难题,导致水泥混凝土路面裂缝产生的原因很多,也比较复杂。但通过提高施工质量和道路管护,可以减少裂缝的产生。本文分析了裂缝的成因,并对此提出了治理的方法。
中图分类号: U416.216 文献标识码: A 文章编号:
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水泥混凝土路面具有较好的路面整体性和施工工艺相对简单等主要特点,同时,水泥混凝土路面的承压状态以板块形式出现,因此特别适于重载道路采用,其正广泛应用于国道、省道等高等级路面。但随着水泥混凝土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,水泥混凝土路面的裂缝就是其中之一。
导致水泥混凝土路面裂缝产生的原因很多,也比较复杂。如何保证水泥混凝土路面具有良好的使用性能,最大限度的发挥水泥混凝土路面的使用寿命是大家共同关注的问题。本文就水泥混凝土路面裂缝的成因及治理进行简要分析。
一、水泥砼路面早期裂缝及其成因
水泥砼路面的早期裂缝主要有:横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝。其成因主要有以下几个方面:
1.内部因素
1.1温度应力:水泥混凝土具有热胀冷缩性质,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。
1.2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10度路面板每米膨胀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80度,使混凝土内部产生显著的体积膨胀,产生很大的拉应力,当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时,板块就会产生横向或纵向裂缝。
1.3碱骨料反应:混凝土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。
1.4干缩裂缝:水泥硬化过程中,水份散失的同时,水泥浆体收缩,当收缩变形与混凝土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混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素,但主要是单位用水量。
2.外部因素
2.1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45度斜线位置。
2.2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。
2.3计量不准:在目前各等级公路的水泥混凝土施工中,搅拌一般都采用配料站,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,形成混凝土强度的差异,使早期裂缝机率增大。
2.4外加剂因素:混凝土路面施工中掺加有外加剂,但如果掺加了不合格的外加剂,混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题,直接影响混凝土的质量。
2.5运输的影响:运输距离、时间过长使混凝土在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差,影响振捣效果,导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。
2.6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,使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度,使路面发生裂缝或断板。
2.7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,造成混凝土中水份失去过快,形成表面网裂。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。
2.8养生不及时、不充分:混凝土硬化过程中失去的水分未能得到及时补充,使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。
2.9基层问题:主要是水泥砼路面下承层的强度、密实度不达标。
2.9.1路基填土含水量偏大,在冻胀作用下使路面形成裂缝。
2.9.2路基碾压不均匀,出现填土局部未压实或两侧密实度不够,使路基产生不同程度的沉陷,形成裂缝。
2.9.3旧路拓宽时,新旧路基衔接处理不符合技术规范要求,新路基压实度不够,造成路基不均匀沉陷或滑坡,形成裂缝。
2.9.4傍山公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范要求,易造成自然沉降,经长时间行车作用易形成裂缝。
2.10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,导致混凝土板裂缝、断板。
2.11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,限制了混凝土路面的纵向变形功能,致路面板挤压变形破坏。
二、防治方法
针对水泥砼路面产生裂缝的原因,结合有关资料及本人的经验和思考,可以采取下述防治方法。
1.设计方面
一方面要提高设计标准。随着我国国民经济的发展,各级公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长,设计标准要相应提高。
众所周知:路面的厚度设计依据主要是设计年限内的累计当量轴次。而现阶段无论是标准车的轴载还是非标准车得轴载,其实际轴载要远远大于其设计轴载。这样就导致实际通行与设计产生较大差异,使路面在短期内便达到了设计年限的累计当量轴次。因此,必须提高设计标准。
另一方面从设计上要求水泥砼路面下承层要有足够的强度,路基要有足够长的沉降时间后才能进行路面施工。
2.施工方面
2.1首先要从原材料入手,严格控制原材料的质量。
水泥:应采用不低于32.5级的旋窑道路硅酸盐水泥或旋窑普通硅酸盐水泥。尽量使用同一厂家生产的同一品牌、同一标号的水泥,加大对水泥性能的实验和检测。
集料:采用质地坚硬、耐久、洁净的粗集料(碎石、碎卵石和卵石)和细集料(天然砂、机制砂和河沙)。各种集料的质量必须满足其技术指标的要求。
水:采用硫酸盐和PH值满足要求的水作为水泥砼的搅拌用水和养护用水。
2.2采用合理的配合比。水泥砼配合比在兼顾经济性的同时必须满足弯拉强度、工作性、耐久性三项技术要求。在施工过程中各材料的施工配料要准确,如发生含水率、水泥变换等改变,应及时调整施工配合比。尤其重要的是要严格控制水灰比:混凝土路面施工,水灰比应小于0.5。施工时的用水量应按砂石料情况、施工温度等经实验确定。施工中要经常测定混凝土混合物的坍落度。控制水灰比是保证混凝土强度的重要措施。
2.3采用合适的拌合设备和运输设备。保证水泥砼的搅拌质量和水泥砼的和易性。
2.4严格控制施工质量:水泥砼浇筑前必须检查下承层的强度和平整度。确保下承层的强度和平整度一致,是确保水泥砼质量的前提。水泥砼应该进行机械化施工,以保证混凝土路面厚度和强度的均匀性。施工中确保振捣均匀、不出现漏振现象。
2.5混凝土施工完毕,做完面后尽快进行表面覆盖养护,并根据混凝土强度增加速度及时切缝,保证切缝深度。深度过浅,由于横断面没有明显削弱,应力没有释放,因而在临近缩缝处产生新的收缩缝。适当的切缝时机是减少断板产生的重要手段,同时切缝机械也需保证质量,且要加强维修。
3.养护方面
3.1工期的养护:路面浇筑待终凝后要立即覆盖,并确保洒水养护,从而保证混凝土强度正常增长,防止因缺水干缩而产生裂缝,养护时间视具体情况而定,一般情况养护时间不得少于14天。
3.2路面使用后的养护:
3.2.1保持排水系统完好,防止路基强度降低。
3.2.2重视混凝土面养护,及时清理或更换缩胀缝材料。
3.2.3加强早期维修,防止病害加大、扩散。
混凝土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,控制好水泥砼路面施工中的各个环节及每道工序,严格按照国家有关规范、技术标准进行施工,就能防止或减少路面裂缝现象的发生。
中图分类号: U416.216 文献标识码: A 文章编号:
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水泥混凝土路面具有较好的路面整体性和施工工艺相对简单等主要特点,同时,水泥混凝土路面的承压状态以板块形式出现,因此特别适于重载道路采用,其正广泛应用于国道、省道等高等级路面。但随着水泥混凝土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,水泥混凝土路面的裂缝就是其中之一。
导致水泥混凝土路面裂缝产生的原因很多,也比较复杂。如何保证水泥混凝土路面具有良好的使用性能,最大限度的发挥水泥混凝土路面的使用寿命是大家共同关注的问题。本文就水泥混凝土路面裂缝的成因及治理进行简要分析。
一、水泥砼路面早期裂缝及其成因
水泥砼路面的早期裂缝主要有:横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝。其成因主要有以下几个方面:
1.内部因素
1.1温度应力:水泥混凝土具有热胀冷缩性质,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。
1.2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10度路面板每米膨胀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80度,使混凝土内部产生显著的体积膨胀,产生很大的拉应力,当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时,板块就会产生横向或纵向裂缝。
1.3碱骨料反应:混凝土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。
1.4干缩裂缝:水泥硬化过程中,水份散失的同时,水泥浆体收缩,当收缩变形与混凝土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混凝土的单位用水量、骨料粒径、细粒料含量等诸多因素,但主要是单位用水量。
2.外部因素
2.1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45度斜线位置。
2.2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。
2.3计量不准:在目前各等级公路的水泥混凝土施工中,搅拌一般都采用配料站,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,形成混凝土强度的差异,使早期裂缝机率增大。
2.4外加剂因素:混凝土路面施工中掺加有外加剂,但如果掺加了不合格的外加剂,混凝土就会出现早凝、慢凝、离析、有害物等问题,直接影响混凝土的质量。
2.5运输的影响:运输距离、时间过长使混凝土在运输途中发生“离析”、造成施工和易性差,影响振捣效果,导致混凝土板块发生早期裂缝的概率大大增加。
2.6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,使混凝土漏振。混凝土中存在的空洞降低了混凝土的强度,使路面发生裂缝或断板。
2.7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,造成混凝土中水份失去过快,形成表面网裂。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。
2.8养生不及时、不充分:混凝土硬化过程中失去的水分未能得到及时补充,使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝。
2.9基层问题:主要是水泥砼路面下承层的强度、密实度不达标。
2.9.1路基填土含水量偏大,在冻胀作用下使路面形成裂缝。
2.9.2路基碾压不均匀,出现填土局部未压实或两侧密实度不够,使路基产生不同程度的沉陷,形成裂缝。
2.9.3旧路拓宽时,新旧路基衔接处理不符合技术规范要求,新路基压实度不够,造成路基不均匀沉陷或滑坡,形成裂缝。
2.9.4傍山公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范要求,易造成自然沉降,经长时间行车作用易形成裂缝。
2.10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,导致混凝土板裂缝、断板。
2.11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,限制了混凝土路面的纵向变形功能,致路面板挤压变形破坏。
二、防治方法
针对水泥砼路面产生裂缝的原因,结合有关资料及本人的经验和思考,可以采取下述防治方法。
1.设计方面
一方面要提高设计标准。随着我国国民经济的发展,各级公路的车流量正以每年两位数的速度高速增长,设计标准要相应提高。
众所周知:路面的厚度设计依据主要是设计年限内的累计当量轴次。而现阶段无论是标准车的轴载还是非标准车得轴载,其实际轴载要远远大于其设计轴载。这样就导致实际通行与设计产生较大差异,使路面在短期内便达到了设计年限的累计当量轴次。因此,必须提高设计标准。
另一方面从设计上要求水泥砼路面下承层要有足够的强度,路基要有足够长的沉降时间后才能进行路面施工。
2.施工方面
2.1首先要从原材料入手,严格控制原材料的质量。
水泥:应采用不低于32.5级的旋窑道路硅酸盐水泥或旋窑普通硅酸盐水泥。尽量使用同一厂家生产的同一品牌、同一标号的水泥,加大对水泥性能的实验和检测。
集料:采用质地坚硬、耐久、洁净的粗集料(碎石、碎卵石和卵石)和细集料(天然砂、机制砂和河沙)。各种集料的质量必须满足其技术指标的要求。
水:采用硫酸盐和PH值满足要求的水作为水泥砼的搅拌用水和养护用水。
2.2采用合理的配合比。水泥砼配合比在兼顾经济性的同时必须满足弯拉强度、工作性、耐久性三项技术要求。在施工过程中各材料的施工配料要准确,如发生含水率、水泥变换等改变,应及时调整施工配合比。尤其重要的是要严格控制水灰比:混凝土路面施工,水灰比应小于0.5。施工时的用水量应按砂石料情况、施工温度等经实验确定。施工中要经常测定混凝土混合物的坍落度。控制水灰比是保证混凝土强度的重要措施。
2.3采用合适的拌合设备和运输设备。保证水泥砼的搅拌质量和水泥砼的和易性。
2.4严格控制施工质量:水泥砼浇筑前必须检查下承层的强度和平整度。确保下承层的强度和平整度一致,是确保水泥砼质量的前提。水泥砼应该进行机械化施工,以保证混凝土路面厚度和强度的均匀性。施工中确保振捣均匀、不出现漏振现象。
2.5混凝土施工完毕,做完面后尽快进行表面覆盖养护,并根据混凝土强度增加速度及时切缝,保证切缝深度。深度过浅,由于横断面没有明显削弱,应力没有释放,因而在临近缩缝处产生新的收缩缝。适当的切缝时机是减少断板产生的重要手段,同时切缝机械也需保证质量,且要加强维修。
3.养护方面
3.1工期的养护:路面浇筑待终凝后要立即覆盖,并确保洒水养护,从而保证混凝土强度正常增长,防止因缺水干缩而产生裂缝,养护时间视具体情况而定,一般情况养护时间不得少于14天。
3.2路面使用后的养护:
3.2.1保持排水系统完好,防止路基强度降低。
3.2.2重视混凝土面养护,及时清理或更换缩胀缝材料。
3.2.3加强早期维修,防止病害加大、扩散。
混凝土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,控制好水泥砼路面施工中的各个环节及每道工序,严格按照国家有关规范、技术标准进行施工,就能防止或减少路面裂缝现象的发生。