[摘要] 本文針對混凝土路面裂縫特點, 分析裂縫產生的原因, 并根據當前路面普遍存在的裂縫現象, 提出先進科學的路面施工方案以及防治措施。
[關鍵詞] 水泥混凝土; 路面; 裂縫; 原因; 措施
公路的路面直接服務于服務對象, 相對應的, 其服務對象和自然環境對它的作用也是直接的。路面質量的好壞直接影響了行車質量,然而, 路面結構作為道路系統的承載主體之一, 它有一定的設計使用年限, 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, 軸載作用次數的增加, 水、溫度等自然因素的反復作用, 路面會出現損壞, 直至不能滿足使用要求, 這就需要進行維修。路面維修就是指在路面損壞時, 通過采用各種工程技術手段使它恢復原有的路面服務功能的一種行為。為了維護現有交通狀況, 保持道路服務水平,必須對損壞路面結構進行維修。因此, 對水泥混凝土路面損壞原因和防治措施進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) , 在結構表面出現泥漿干燥龜裂紋狀的裂縫; 形狀為龜紋狀, 斷續不連貫, 中間寬兩頭細形狀不規則, 也稱塑性收縮裂縫。干燥裂縫是在道路養護完畢, 經過一段時間后在表面出現的裂縫; 這種裂縫多沿一個方向分布, 裂縫較細, 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外溫度差異大而施工時未及時采取技術措施, 使混凝土表面急劇冷卻收縮形成的; 當溫度裂縫發生在表層時, 形成的裂縫比較細, 若發生在內部時則形成的裂縫貫穿板底, 破壞結構的整體性。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計流量、車載荷嚴重超載等因素形成的破壞性裂縫; 當溫度裂縫、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
水泥混凝土路面產生裂縫的原因是多方面的, 經過實際調查, 其斷裂原因如下:
( 1) 土基的影響
①土基填料雜亂, 壓實不好, 不均勻沉降產生裂縫。
②路基地下水位高, 地質條件差, 地基軟弱, 強度低, 在重荷載行車作用下變形過大而導致路面斷裂破壞。
( 2) 基層的影響
配料比如欠準確, 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, 養護不及時, 引起基層的裂縫, 而導致路面的裂縫。
( 3) 面層砼自身的影響
①使用水泥標號、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生, 另外, 使用安定性差的水泥, 凝結硬化時的收縮量大, 使砼板產生微小裂縫, 在外部荷載及自然因素作用下, 產生更嚴重的裂縫。
②級配不合理, 水灰比控制不嚴, 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, 而導致面層砼板薄厚不均, 砼板較薄處容易被砼的收縮應力拉裂, 造成的橫向裂縫。
( 4) 砼施工操作的影響
①鋪筑砼前, 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砼澆筑后的養護, 尤其是初期養護未用草袋、草簾覆蓋, 養護時間、干濕程度掌握不嚴而造成砼板的裂縫。
④切縫不及時, 砼板長度過大, 收縮時產生裂縫, 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, 也是引起裂縫產生的原因。
⑥開放交通過早, 砼強度尚未達到設計值的80%, 即開放了交通。
( 5) 材料質量不良。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, 或水泥細度過細且配合比不正確, 都會使混凝土收縮值增大, 產生裂縫。當骨料含泥量大, 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定而產生砼結構性裂縫, 甚至破壞。
二、路面施工方案的選擇
1、連續配筋混凝土路面
連續配筋混凝土路面( 簡稱CRCP) 是國外發達國家重交通道路常用的一種路面結構形式。它在路面縱向配有足夠數量的不間斷連續鋼筋, 以抵抗水泥混凝土路面板因縱向收縮而產生橫向裂縫。這種路面結構形式可以有效減少普通水泥混凝土路面由于橫向脹、縮縫等薄弱環節而引起的各種病害, 改善路用性能, 延長道路的使用壽命, 被認為是一種合理的路面結構形式。
(1) 、連續配筋混凝土路面的優點
①路面接縫少, 行車舒適平順。
②耐久性好, 極少養護, 年養護維修費用低。
③增加了路面板的整體強度, 提高了路面的承載能力。
④可以未將來的罩面加鋪提供良好的支承條件, 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) 連續配筋混凝土路面的缺點
①與普通水泥混凝土路面相比造價高。
②所用鋼筋數量多。
③施工工序多, 且要求嚴格。
④路面端部、與橋梁及其他結構物連接的部位需進行特殊錨固處理。
⑤國內未有大規模鋪筑的經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量的短而細的鋼纖維所組成的一種新型高強復合混凝土材料( 簡稱SFRC) 。由于鋼纖維阻滯基體水泥混凝土裂縫的產生, 它不但具有普通水泥混凝土的優良性能, 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用可以明顯減薄路面厚度, 改善路面性能。國外發達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。
②延長了縮縫間距, 使橫向接縫少, 其橫向所縫間距一般按6~10m 設置。
③由于厚度減薄, 接縫減少可使施工工期縮短。
④在一定程度上提高了行車舒適性。
⑤抗沖擊、耐疲勞性能強, 耐久性好, 可延長路面的使用壽命。
⑵鋼纖維混凝土路面的缺點
①造價高, 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 。
②原材料要求嚴格, 如碎石最大粒徑不超過2cm, 鋼纖維單價高。
③施工工藝復雜, 施工控制要求嚴格。否則易出現鋼纖維成團, 或表面易露出鋼纖維, 拌和物工作性差, 泌水等問題。
④國內未有大規模鋪筑的經驗及長期使用的效果評價。
三、預防措施
根據以上分析, 提出如下防治措施, 具體措施如下:
①路基的填料盡量統一, 并保證足夠的壓實度, 土基層的排水應暢通。
②基層施工時必須嚴格按操作規程進行, 所用于的石灰必須消解完全, 厚度、平整度、壓實度均達到規定指標要求。
③重視原材料的質量。不同標號、品種的水泥不能混用, 砂石料含泥量不得超過標準, 水泥必須經復驗采可使用。
④保證砼的施工質量, 配合比要嚴格控制, 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。砼的單位用水量按用料情況, 施工時溫度經試驗確定。施工中經常測量砼拌和料的坍落度, 坍落度以2- 3cm 為宜。
⑤加強砼板的早期養護, 路面壓紋后即灑水養護, 待切縫后還應用草袋、草簾等覆蓋, 同時保證充分灑水濕養。另外切縫的時間應掌握好, 在砼達到強度的30%左右進行切割, 不應過早也不宜太晚, 切縫深一般為板厚的1/4- 1/3 為宜。
⑥按規定開放交通, 不過早開放交通是防止砼板裂縫的必要措施。
四、結束語
水泥混凝土路面產生裂縫的原因是復雜的, 它和設計、施工及原材料的質量均有密切關系。了解露面產生的裂縫原因, 可以采取正確的措施對路面的裂縫進行預防, 有利于延長路面使用周期, 降低養護成本; 同時更要求加強前期準備工作, 嚴格執行操作規程, 在施工過程中盡可能采用先進的施工技術、工藝和管理辦法。實踐證明, 如果在各方面把好關, 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:
1、JTJ012.94, 公路水泥砼路面設計規范[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
