混凝土路面斷板開裂的原因及預防措施

2021-03-04 02:06:23 字數 4607 閱讀 8118

水泥混凝土路面具有強度高、穩定性好、耐久性好、養護維修費用低、經濟效益高等優點,在目前公路建設中廣泛的使用。本文總結某環山公路水泥混凝土路面夏季施工中的經驗,就水泥混凝土路面出現裂縫和斷板的原因及防止措施進行了一些簡單的分析。

一、環境條件

南方某環山公路混凝土路面施工時間為2023年7月至8月,施工期間多以晴天為主,晝夜溫差大,午間最高氣溫42℃,晚間最低氣溫15℃左右。

二、裂縫和斷板的產生

環山公路混凝土路面的前期施工階段由於工期緊迫沒有迴避高溫時段的烈日暴曬而澆築混凝土,覆蓋養護之前就發現有塊板有微裂縫,為防止太陽直接曝曬於板塊表面,施工人員及時用編織布及塑料布進行遮蓋,在中午陽光的直射下,塑料布下混凝土在氣溫及水化熱的雙重作用下,溫度上公升很快,並且很快達到60℃左右。同時,沒有及時採取措施盡快根據混凝板的實際情況提前進行切縫,在養護期過後揭開覆蓋物清掃路面時發現有出現多處裂縫和二處斷板,裂縫和斷板大多數為橫向。

三、裂縫和斷板產生的原因

(一)冷縮裂縫

在夏季施工時冷縮裂縫的產生包括由於氣候溫差大和人為因素造成了混凝土大溫差兩方面,特別是人為的大溫差使表面迅速收縮,產生拉應力造成裂縫和斷板。

和一般材料一樣,水泥混凝土具有熱脹冷縮效能,混凝土板塊的熱脹冷縮都是在相鄰部分或整體性限制條件下發生的,故熱脹屬於變形壓縮,而冷縮則屬於拉伸變形很容易開裂。

水泥的水化過程是乙個放熱過程。在混凝土硬化過程中釋放大量熱能,致使溫度上公升,在通常溫度範圍內,混凝土溫度上公升1℃,每m膨脹0.01mm。這種溫度變形對大面積板塊極為不利。

(二)乾縮裂縫

在水泥混凝土中,水在水泥石中是以化學結合水,層間物理吸附水以及毛細水等狀態存在著,當這些水在混凝土硬化過程中失去時,水泥混凝土本體就會收縮,這些就是乾縮。但是這是自由收縮,還不會導致裂縫的發生,惟有收縮受到限制而發生收縮應力時,才容易產生乾燥收縮裂縫,水泥漿乾縮的內部限制主要是混凝土中骨料對水泥漿的限制。在普通水泥混凝土中,水泥漿的收縮率被限制了90%,所以混凝土內部經常存在著引起乾縮裂縫的應力狀態。

乾縮裂縫一般為表面裂縫或不規則斷板。

混凝土面板在澆築完成後。經過表面修整抹面後應盡快採取措施避免日光曝曬新澆築的混凝土,使其表面減少蒸發量,防止混凝土面板表面迅速失水而產生乾縮裂縫。

本段混凝土在中午澆築後,為防止陽光暴曬,雖然採用了編織布及塑料布覆蓋,但在施工時在覆蓋前就已經損失了不少水分,是該施工過程產生乾縮裂縫的乙個重要因素。

(三)切縫不及時

由於高溫季節施工,又是在覆蓋公升溫的情況下,水泥混凝土強度提高較快,應加強觀察提前進行切縫,使混凝土內部的拉應力釋放在切縫端。

水泥混凝土路面施工後在當時溫度條件下一般都要在16-18小時才可以切縫,而有些混凝土路面板塊由於在上午施工,經過中午烈日高溫影響,再加上人為覆蓋增溫,因此混凝土板強度形成較快,作為施工人員,應當隨時注意觀察,一旦強度允許,應及時切縫,避免由於切縫不及時而造成裂縫和斷板。

四、預防措施

路面的裂縫和斷板的產生使其使用效能下降,嚴重影響了公路運輸的效益和行車安全,因此,必須採取措施,加強對水泥混凝土路面裂縫和斷板的控制。

(一)設計階段預防裂縫和斷板的產生

為了防止水泥混凝土路面的裂縫和斷板,各有關部門應認真及時地組織設計人員和有關專家,根據水泥混凝土路面的設計理論及規範要求,結合當地的地理位置,環境、地形、沿線工程地質和水文條件,特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的**情況,進行深入細緻地研究和討論,提出符合實際的軸載設計引數、路面結構、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求,以設計出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統,提出合理經濟的水泥混凝土配比設計及施工要求。

(二)施工中預防斷板的產生

1、嚴格控制混合料組成配合比,使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經常檢查骨料的級配和雜質,發現所購進的骨料級配與原試驗級配不符時,必須及時調整施工配合比,同時還要檢查含泥量,使其不能超標。而在施工中最應注意的是水灰比的控制,如果水灰比忽大忽小,在攤鋪時又不注意攤鋪的均勻性,就會造成水灰比不同的片塊,在其交界結合部,由於凝固收縮率或受熱膨脹率不同而造成裂縫和斷板的產生;如果水灰比過大,混合料便偏稀,在其凝固成型時,收縮率就大,一旦縮縫設定和施工仍按正常進行,就會造成縮縫間距相對過長,從而易在較大的收縮應變作用下形成裂縫,如果進一步發展,還可以形成貫通的混凝土路面斷板,因此,在施工中要嚴格把住混合料的配比關,特別是水灰比這一關。

2、施工中嚴格把住材料關,是保證混凝土質量的前提。材料是構成混凝土路面的主體,如果由於施工中管理不嚴,購進材料質量低劣,那麼這樣的材料組成的混凝土路面面板的彎拉應力就達不到設計要求,很容易在施工期間產生不規則斷裂,或在使用過程出現更多的病害。

3、在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實。如果水泥混凝土振搗不均勻,將造成水泥混凝土的密實度不均勻。在密度小的區域內混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀,形成了承受應力的薄弱部位或區域,從而易使面板產生斷板。

4、施工中及時正確地切縫是預防斷板的有力措施。當水泥達到終凝後,水泥混凝土即告凝固成型,這時水泥混凝土體收縮變形也在不斷進行,並產生了較大的拉應力,當混凝土路面面板與基層之間的摩擦力大於這個成型凝固產生的收縮拉應力時,在混凝土面板承受拉應力最薄弱的位置就會被拉斷而產生斷板。而如果能夠及時準確地切縫,就能引導混凝土面板凝固收縮力在切縫處規則拉斷面板,從而避免在其他位置產生斷板。

5、在基層施工中,使基層表面平整,也是預防混凝土路面斷板的乙個措施。當基層表面凹凸不平,不僅會使面板與基層間的摩擦力增大,而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區,這樣在不均勻片狀區的邊緣部位和摩阻力集中的區域就最容易形成斷板。

6、在施工中應盡量避免產生較大的溫差效應。《公路水泥混凝土路面施工技術規範》(jtg f30—2003)第10.4.

1條規定:「施工現場的氣溫高於30℃,拌和物攤鋪溫度在30~35℃,同時空氣相對濕度小於80%時,混凝土路面應按高溫季節施工的規定進行。」第10.

4.2(1)條規定:當現場氣溫大於等於30℃,應避開中午高溫時段施工。

」溫差效應過大或突變,容易造成混凝土面板強度形成的不同步。

7、正確安裝傳力杆可以防止斷板。傳力杆的安裝必須遵照規範要求,按設計進行,使傳力杆與道路中心線及路面平行。如果傳力杆安裝偏斜,則在傳力過程中會將混凝土頂破,從而形成裂縫和斷板。

8、在混凝土面板底面與基層頂面間設定滑動層,減少面板與基層間的摩阻力,這樣可以防止面板被拉斷。當基層表面與混凝土面板底面的摩阻力很大,混凝土面板收縮和膨脹不能自由滑動時,就使板內的拉應力增加,此時基層的裂縫也極容易反射到混凝土面板上而形成斷板。滑動層設定形式一般有:

(1)在基層上灑瀝青透層油;(2)設1厘公尺厚的砂子(或瀝青砂)滑動層;(3)用塑料薄膜設定滑動層。以上方法也可以組合使用。

9、嚴格控制開放交通的時間,加強養護。水泥混凝土路面澆築完畢後必須達到設計強度後方可開放交通,並對其及時進行養護、灑水,清掃,確保混凝土路面濕潤、整潔,防止因缺水養護而產生乾縮裂縫或斷板。

10、混凝土面板要在切縫處埋置接縫板,並在接縫板位置上再行切縫,這是預防混凝土早期斷板的有效措施。接縫板的高度是混凝土板厚的2/3,並應在基層頂面放置,這樣就在此處形成了最薄弱條件,當混凝土面板產生拉應力時,裂縫就在此處產生,從而避免了混凝土面板的早期斷板。

五、結束語

在設計施工前,應詳細準確地勘明當地的地理位置,環境、地形、沿線工程地質和水文條件,特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的**情況,為設計提供準確的設計引數,並為施工單位選用正確的施工方案提供依據,以免造成不必要的經濟浪費和施工工期的延誤。

剖析水泥路面開裂斷板現象

水泥混凝土路面因其平整度好、耐久性長、乾淨、易於清掃等特點被廣泛應用於市政道路建設中。但由於施工、溫度、原材料等各方面原因,均會造成水泥混凝土路面的開裂、斷板、甚至錯台,從而影響混凝土路面的使用年限。現就路面開裂、斷板原因及防治分析如下。

開裂斷板的原因

一、混凝土本身的原因:

1、由於水泥混凝土路面是由一定厚度和寬度的混凝土板組成的,具有熱脹冷縮的性質,因此容易產生翹曲就容易造成混凝土板的斷裂等破壞現象。2、混凝土強度不夠。一般道路的混凝土強度應該達到c30,最低強度也應在c25,如果強度不夠就容易裂縫;3、攪拌所使用的水泥、砂、石子比例不符合規定;4、原材料控制不嚴格,砂、石子的含泥量高,降低了水泥與骨料間的介面粘結力。

二、路基方面的原因:

1、混凝土路面雖整體強度較高,剛性大,但變形能力小,因此要求基礎的壓實度應均勻。如果基礎壓實度不均勻,發生不均勻沉降,就容易使路面板失去支承脫空,從而造成板體在該處發生斷裂。2、基礎平整度差,基礎平整度達不到規範要求,導致混凝土路面板厚薄不均勻。

3、施工時路基過於乾燥,導致表面出現乾縮性裂縫。

三、氣溫方面的原因:

在渭北高原的初春和深秋季節施工時,由於氣溫不穩定晝夜溫差大,混凝土板受熱伸脹產生正翹曲應力,夜晚溫度降到零度附近,混凝土板受冷收縮,產生負翹曲應力,正、負翹曲應力相互交替作用,就容易導致還未養護成型的混凝土板發生斷裂,一般將這種縫稱之為溫度縫。

四、施工操作方面的原因:

1、拌製混凝土混合料水灰比失控,早期產生裂縫機率增加;2、振搗不密實、拆模過早,均會造成混凝土板扭曲變形;3、混凝土熟料**不連續,突然中斷且中斷時間超過半小時以上形成施工縫,人為造成混凝土板裂縫。

開裂斷板的防治

為保證水泥混凝土路面的耐久性,建議採取以下措施:1、盡量避過初春、深秋及高溫季節。2、嚴格控制水灰比;掌握好切絕時間,一般為20-24小時為佳,切絕厚度一般為板厚的1/3~1/4即可。

3、嚴格計量,使組成混凝土的水泥、砂、石子的比例符合規定;對組成混凝土的原材料進行嚴格把關,石子的壓碎值不應大於35%;不能採用含泥的砂子。4、嚴格檢測路基壓實度及平整度,使其具有足夠的均勻強度和平整度,待基層養生成型穩定後,再澆築混凝土面層。

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