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水泥混凝土路面裂縫成因與防控

更新時間:2020-08-22 17:20:57點擊次數:116次

1工程案例概述
本文筆者主要以我國某縣級公路部分路段二級水泥砼路面改建工程為例,對水泥混凝土路面裂縫問題成因以及防控措施進行分析。該工程項目的具體情況如下:路面底基層采用10%白灰土,寬度為9.7m,厚度為16cm;基層采用5%的水泥穩定砂礫,寬度為9.4m,厚度為15cm;面層水泥砼路面的寬度為8m,厚度為21cm。原路面兩側均采用10%白灰土進行加寬,寬度為1.9m,厚度為31cm。砼路面設計的標準抗拉彎強度為4.5mpa,板面劃分為4.5×5m兩幅進行。
本工程項目于去年五月份開工建設,大約九月中旬完工。工程竣工后通過自檢發現,局部路段的路面存在多種形式的裂縫問題,相關人員通過取芯調查的方式對這些裂縫進行檢測,發現存在表層裂縫和貫穿裂縫,而且其成因各不相同,下文是具體的分析。
2水泥混凝土路面裂縫成因分析
2.1、表層裂縫成因
對于水泥混凝土路面來說,表層裂縫一般表現為龜裂,也就是在路面表層呈現出六角形花紋狀的裂縫,且裂縫的深度比較淺。這種裂縫出現的原因主要可分為外因和內因,外因指的是施工方面的原因,內因指的是工程設計與材料方面的原因。
從施工方面的原因來看,水泥混凝土路面之所以會出現裂縫,主要原因在于澆筑完工之后未第一時間完成覆蓋工作?;炷翝仓?,若不及時進行覆蓋,其表面的游離水分將很快蒸發殆盡,尤其是在夏季高溫或者風力比較強勁的天氣下,當水分快速蒸發之后,混凝土體積將產生劇烈收縮,而這時的混凝土結構強度本身就比較低,完全無法抵御這一收縮過程所產生的應力,最終致使混凝土發生裂縫現象。
從工程設計方面的原因來看,混凝土配合比設計不合理是造成路面表層裂縫的一大常見原因。當水泥使用量偏大或者外加劑摻加量過多的時候,混凝土由于受到重力的作用,會產生離析現象,進而導致表層裂縫的出現。根據我國現行相關標準,要求混凝土路面的砂含泥量應當在3%以內,碎石含泥量應當小于1%,一旦含量超過規定標準,混凝土強度就會大幅下降,伴隨硬化過程中水分的不斷蒸發,板面背部將出現龜裂。
從材料本身方面的原因來看,水泥的特性是導致路面表層裂縫的主要原因,由于水泥本身的穩定性偏低,當混凝土凝結硬化之后,其體積將會產生不均勻變化,最終引發裂縫問題。此外,由于受到水泥水化反應的影響,混凝土內部將產生一定的熱量,若這些熱量無法及時散發出去,混凝土內部的溫度將逐漸增高,當溫度上升至50攝氏度時,混凝土表層溫度只有20~30攝氏度,這樣就會使混凝土內外部出現較大的溫差,進而產生一定的拉應力,最終致使混凝土表層出現開裂現象。
2.2、貫穿裂縫成因
(1)橫向貫穿裂縫成因
橫向貫穿裂縫指的是垂直于道路縱向方向的貫穿整個板面厚度的一類裂縫。這類裂縫出現的原因有兩個方面,一方面是由于混凝土本身的性質,混凝土雖然抗壓強度較高,但抗拉強度卻比較低,當混凝土出現溫度變形或干縮變形時,將會產生較大的拉應力,一旦拉應力超出混凝土的最高抗拉強度,就會導致橫向貫穿裂縫。另一方面是由于施工過程中的相關因素,例如,在施工過程中沒有合理控制好周邊環境溫度與濕度的變化,致使混凝土出現劇烈的體積收縮或者膨脹,進而在混凝土內部產生內應力,這就可能導致裂縫出現的幾率大幅上升。另外,在攤鋪混凝土的時候所用時間偏長,導致混凝土終凝時間各不相同,變形情況也存在一定的差異性,這也會造成混凝土板出現斷裂情況。
(2)縱向貫穿裂縫成因
縱向貫穿裂縫指的是發生在道路縱軸線平行方向上的貫穿整個面板厚度的裂縫。這類裂縫通常出現在道路路面施工結束之后,由于受到地基沉降不均勻的影響,路面會產生不均勻裂縫,最終導致斷板現象。例如,施工人員沒有對新路和舊路的接觸位置進行科學處理,使土基沉陷情況不一致,造成混凝土板發生斷裂情況。此外,開放交通時間偏早,在混凝土強度還沒有達到設計標準的時候就放行車輛,使路面板脫空,最終產生縱向貫穿裂縫。
3水泥混凝土路面裂縫的防控措施
3.1科學設計,控制交通流量
設計人員在進行水泥混凝土路面工程施工設計的時候,應當結合遠景交通流量,確保在施工工藝技術和施工設備滿足要求的條件下,適當增大板面的設計厚度,與此同時,還應當加強對交通流量的控制,避免超載現象的出現,并對同一時段的交通流量進行合理分配,以免路面出現過度疲勞的情況,從而保證路面工程的使用壽命。
3.2合理選擇原材料
原材料將對水泥混凝土路面工程的施工建設質量產生直接影響,若原材料質量不達標,必定會使路面裂縫的發生幾率顯著增大。因此,必須對原材料進行合理選擇。嚴格按照設計標準進行原材料的采購,禁止使用價格低廉的劣質材料。同時,還要注重對材料配合比的設計,各原材料成分都必須進行準確計量,且一旦確定了最佳配合比,必須嚴格執行,不能隨意更改,這樣才能保證混凝土質量的穩定性。
3.3加強對施工過程的監督和管理
水泥混凝土路面工程在施工過程中面臨著諸多不確定因素,這些不確定因素往往是導致路面裂縫產生的根源,因此,必須進一步加大對施工過程的監管力度。具體來說,應做到以下幾點:第一,應采用強制型拌和機,并對拌和時間進行合理把控,一般來說,應不低于90秒/盤,且必須達到標準的塌落度。第二,應對混凝土澆筑順序進行科學安排,做好振搗環節的工作,振搗棒應快速進入、緩慢拔出,確保板體達到一定的均勻度和密實度,避免出現漏振現象。第三,應確?;炷翝仓^程保持一定的連續性,若澆筑過程中不得不中斷,則必須盡量澆筑到縮縫或者脹縫部位,且最好做成施工縫的結構形式。第四,如果選擇在冬季低溫時期施工,則應當添加適當的外加劑,例如防凍劑、早強劑等,從而促進混凝土盡快達到規定的強度,并避免因受凍而影響到混凝土的質量。
4結語
總之,水泥混凝土路面的施工本身具有一定的專業性和復雜性,一旦在某一方面出現疏忽,就可能導致路面出現裂縫問題,包括表層裂縫和貫穿裂縫。為了預防和控制水泥混凝土路面裂縫問題的出現,就必須合理選擇原材料,控制好交通流量,并加強對施工各環節的監督和管理。