水泥混凝土路面早期裂缝成因和防治措施

水泥混凝土路面具有强度高、扩散荷载能力强、抗磨耗能力强、稳定性好的特点。随着科技的发展, 水泥混凝土路面的设计理论和设计方法日趋合理, 水泥混凝土路面被越来越多的采用。

在水泥混凝土路面的使用中, 路面破坏较为严重, 主要病害为路面常出现的早期裂缝, 大大影响了路面的使用性能。常见的早期裂缝类型有:沉降裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、施工裂缝和冻融裂缝等。

1 裂缝原因分析

1.1 产生龟裂的原因

龟裂指混凝土路面表面产生网状、浅而细的发丝裂缝, 呈碎小的六角形花纹, 深度为5mm~10mm, 其原因如下。

(1) 混凝土浇筑后, 在炎热或大风天气, 如果覆盖不及时, 表面游离水分蒸发过快, 产生急剧的体积收缩, 而此时混凝土早期强度很低, 导致开裂。

(2) 混凝土在拌制时水灰比过大, 模板与基层过于干燥, 吸水大。

(3) 混凝土配合比不合理, 水泥用量过大, 单纯甩增大水泥用量的方法来达到设计强度, 致使水化热大, 易发生收缩裂纹。

(4) 混凝土表面振捣过度, 使水泥和细骨料过多上浮至表面, 容易导致缩裂。

1.2 产生横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝的原因

横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝指沿着道路中线大致相垂直、平行、斜交的方向产生的裂缝, 这几种裂缝往往在行车和温度作用下逐渐扩展, 最终贯穿板厚将混凝土板分割成两块或多块;交叉裂缝是指裂缝相互交叉, 将板分割为三块以上。

针对以上几种裂缝在外观和产生原因上具有相似性, 严格区分其原因有-定困难, 故在此综合论述。

(1) 收缩应力及翘曲应力等综合作用。其具体情况有高温下浇筑混凝士, 水泥水化速度快, 水分蒸发快, 使板面产生拉应力, 温度降低后, 板底产生拉应力, 温度梯度作用使路面板翘曲变形;或严重失水, 造成干缩缝;以及养护不及时、中断, 使顶面水分丧失快, 收缩迅速, 板底则水分丧失慢, 收缩慢, 导致翘曲产生裂缝等等。

(2) 未按规范要求切缝, 切缝时间太迟、切缝深度不够, 导致混凝土收缩产生的实际拉应力大于混凝土的容许值。而在切缝附近开裂。

(3) 施工中单块板长、宽度值未按设计和规范执行, 选用不合理;对切缝不及时填充或填充材料选用不当, 则杂物极易嵌入缝中, 使接缝失去胀缩作用, 致使路面板产生断裂。小石子嵌入时, 使接缝处板端应力集中。以致接缝附近的混凝土板挤裂。

(4) 由于基层存在问题造成裂缝。具体情况有: (1) 地基或基层强度不足; (2) 混合料拌和不均匀, 强度差异大, 产生不均匀沉降, 导致混凝土路面板开裂; (3) 基层平整度不符合要求, 使水泥混凝土面板厚度不等, 强度有差异, 造成面板薄弱部位产生裂缝; (4) 软弱基础处理不好, 基础湿软或碾压不密实, 导致混凝土路面脱空, 开裂成缝。

(5) 施工中只按配合比设计值拌制混凝土, 未结合现场情况找出正确的施工配合比, 使混凝土强度达不到设计要求, 水灰比不能严格控制, 而产生裂缝。

(6) 使用质量不合格的原材料或混合料;不同性质的水泥或不同厂家的水泥混用;不同型号、规格、性能的拉杆钢筋混用, 使得纵横向拉杆钢筋直径差异过大;等等。这些因素也是导致裂缝的重要原因。

2 裂缝的防治

2.1 沉降裂缝的防治

(1) 施工中, 在保证混凝土和易性条件下, 降低单位用水量, 减小水灰比, 尽量使用较干硬的混凝土。

(2) 选择在沉降结束以前硬化、而又不失去粘结力的水泥和外加剂。

(3) 混凝土搅拌和运输时, 为防止发生离析现象, 要充分搅拌, 使混凝土均匀混合, 水泥浆与骨料充分接触以增加混凝土的强度, 减少裂缝。

(4) 良好振捣。振捣时, 水泥浆上浮骨料下沉, 形成密度梯度, 振捣不匀就会形成密度不匀, 造成强度薄弱区, 给裂缝的产生埋下隐患。为此, 施工时, 良好振捣可消除因泌水产生的水膜而减少混凝土沉降。

(5) 路基和基层有最佳的密实度、足够的强度和稳定性、防水性, 并且表面平整。

2.2 干缩裂缝的防治

2.2.1 正确选用水泥

在水泥品种一定的情况下, 水泥用量与水化热成正比。在满足混凝土的两项指标 (抗压强度和抗折强度) 的前提下, 调整配合比, 降低水泥用量。不同品种的水泥各种矿物质的含量不同。其水化热也不同, 故造成相同强度等级的水泥在相同集料配合比下, 使混凝土强度差异较大, 因此, 应对水泥进行单独配合比试验, 以保证混泥土满足设计强度的要求。

2.2.2 合理级配

(1) 控制水灰比。混泥土的收缩量与用水量成正比。适宜的水灰比可提高混凝土的强度和抗裂性能。施工中可适当使用减水剂, 提倡干硬性混泥土浇筑和采用高频振捣器振捣密实。

(2) 骨料。骨料的尺寸对混凝土抗折、抗压强度影响较大。因此不同配合比的混合料, 其抗折、抗压强度没有一定的规律性, 但是混凝土路面的主要力学指标是抗折强度, 其必须符合设计要求。为了保证抗折强度达到设计要求, 小粒径集料必须用足, 大粒径集料不能过多。

(3) 外加剂。不同的外掺剂, 对混凝土的干缩率有一定影响, 掺配外加剂前应对混凝土干缩率作试验, 再确定是否掺配和掺配量, 在掺人外加剂时, 应充分拌和均匀。

(4) 施工管理。为防止水分过量蒸发, 根据施工时的气温、风速等施工环境条件, 及时用喷雾法补充水分, 当强度达到一定程度后立既洒水养生。

2.3 温度裂缝的防治

(1) 合理选择级配, 采用水化热较低的水泥, 减少水泥及用水量, 降低混凝土膨胀值, 是防止温度裂缝的主要途径。

(2) 重视人工降温措施, 对表层混凝土采取保温保湿措施, 施工过程中必须注意气候变化, 做好防水保温的准备。

(3) 对于大面积混凝土路面施工, 采取嵌压缩缝、跳档切缝等是防止温度裂缝的有效措施。适当掌握切缝时机是解决断板问题的重要环节。切缝时间与施工时的气温、湿度等因素有关。一般应在最大拉应力出现之前进行切缝。

(4) 良好的养护条件。良好的养生条件可以降低混凝土内外的温差, 减少温度应力, 同时也可提高混凝土的早期强度及其抗裂能力。常用的养护方法有:保湿养护、化学养护、塑料薄膜覆盖养护等。

2.4 施工裂缝的防治

施工时应严格按照水泥混凝土路面的施工操作规程执行, 保证混凝土的强度, 并注意对基层裂缝认真修补后再浇筑路面, 以防止反射裂缝的产生。

2.5 冻融病窖的防冶

(1) 掌握施工环境温度, 控制在气温高于十5℃时施工。 (2) 选用高强度等级的初凝快硬水泥, 正确确定用水量, 使用棱角分明、质量好的骨料。 (3) 合理选用抗冻剂, 促进混凝土硬化, 提高抗冻性能。

3 水泥混凝土路面裂缝的修补

3.1 环氧树脂修补法

对宽度小于0.3mm的非扩展性裂缝、表面干缩裂缝及非承载力结构, 作表面防渗修补。修补时先在裂缝部位作表面清洁处理, 然后采用高压喷枪将环氧树脂 (或树脂砂浆) 注入板块裂缝, 使断裂的板块在胶粘剂粘接下形成整体。

3.2 凿除处理

裂缝修补时, 应尽可能将表面混凝土凿除至最靠近的切缝, 混凝土的凿除深度, 视路面破坏情况而定, 最浅不得少于5cm。如果板块破损严重, 必要时可将破损混凝土凿除, 其凿除部分的深度至少在5cm~8cm以上, 洗刷干净后, 用与原路面相同的水泥混凝土填补、捣实、抹平、拉毛。

5 结语

在设计和施工中只要重视各个环节, 采取有效的措施防止裂缝的产生, 必将延长水泥混凝土路面的使用寿命, 降低养护成本, 获得更好的经济效益和社会效益。

摘要：水泥混凝土路面常出现早期裂缝, 影响路面的使用性能, 本文在总结水泥凝土路面施工经验和高速公路收费广场、服务区混凝土路面使用情况及维修的基础上, 提出了水泥混凝土路面裂缝的防治措施。

关键词：水泥土混凝土路面,裂缝,防治措施