水泥混凝土路面裂縫成因簡析
導(dǎo)致水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因很多,且較復(fù)雜,作者從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析:
1、路基、基層的影響:
(1)基層平整度差,導(dǎo)致混凝土面層厚度不勻,離散性大,在行車荷載及溫度翹曲應(yīng)力作用下,使得路面應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力超過極限強(qiáng)度時(shí),就會在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫。
(2)地基強(qiáng)度不均勻,路基填料混雜或壓實(shí)不好,產(chǎn)生不均勻沉降,導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫。
(3)路基軟弱,未壓實(shí),或路面基層強(qiáng)度不足,沉降量過大,混凝土板受彎產(chǎn)生裂縫。
(4)半填半挖路段,填挖交接處未按要求進(jìn)行處理或處理不好,或填方部分未壓實(shí),導(dǎo)致填方部分沉降或滑移而造成裂縫。
(5)老路拓寬,新填土部分施工方法不當(dāng),與勞碌結(jié)合不好,導(dǎo)致混凝土板產(chǎn)生裂縫。
2、水泥混凝土質(zhì)量的影響:不同標(biāo)號及品種的水泥混雜使用,硬化時(shí)間及收縮量不一樣同樣會形成裂縫。水泥用量過大,單純用增大水泥用量的方法來達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度,致使水化熱大,易發(fā)生收縮裂紋,使混凝土路面形成裂縫。
(2)集料質(zhì)量的影響。集料中的雜質(zhì)含量直接影響混凝土的質(zhì)量,特別是其中的有害雜質(zhì)如云母、有機(jī)質(zhì)、輕物質(zhì)、泥及石料上的包裹層等,將會削弱水泥的膠結(jié)力,延緩水泥硬化,降低混凝土的強(qiáng)度。這些雜質(zhì)均應(yīng)清除干凈再用,集料級配不良回導(dǎo)致集料間孔隙過大,水泥砂漿集中,局部收縮加大,出現(xiàn)裂縫。
(3)攪拌質(zhì)量的影響。攪拌時(shí)必須按照施工配合比順序加料,并保證攪拌時(shí)間不低于規(guī)范要求,并且最長時(shí)間不得超過最短時(shí)間的3倍。攪拌時(shí)間過短,則拌合不均勻,造成面層強(qiáng)度相差過大,硬化時(shí)間及收縮量不同,從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生;攪拌時(shí)間過長,則容易導(dǎo)致骨料破碎、離析,使和易性發(fā)生變化,影響混凝土的強(qiáng)度。
(4)振搗質(zhì)量的影響。應(yīng)保證振搗器在每一位置振搗的持續(xù)時(shí)間,以拌合物停止下沉,不再冒氣泡并泛出水泥砂漿為準(zhǔn),并不宜過振。振搗不足,易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩,在行車荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫;振搗過量,則粗骨料下沉,混凝土離析,影響其強(qiáng)度。
(5)養(yǎng)護(hù)的影響?;炷恋酿B(yǎng)護(hù)對其早期強(qiáng)度增長和防止收縮裂縫極為重要?;炷翝仓尚秃?,逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對濕度較小時(shí),混凝土中水分就會不斷地被蒸發(fā)掉,造成混凝土由表到里逐漸失水,同時(shí)水還會阻滯混凝土的繼續(xù)硬化甚至停止硬化。如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí),就會造成頂面失水快,收縮迅速;板底失水慢,收縮緩慢。翹曲后則可能是板產(chǎn)生裂縫。因此一定要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),在表面手漿后盡快予以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)。同時(shí)必須保證養(yǎng)護(hù)的時(shí)間,實(shí)際養(yǎng)護(hù)天數(shù)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長情況而定,一般宜為14天~21天。
3、養(yǎng)護(hù)劑的影響。養(yǎng)護(hù)劑在道路施工中的應(yīng)用越來越多。養(yǎng)護(hù)劑凝固后所形成的薄膜可阻止混凝土中水分的蒸發(fā),起到養(yǎng)護(hù)作用。但實(shí)際使用過程中如使用不當(dāng),則極易產(chǎn)生混凝土裂縫。首先,因路面有一定的橫波,噴灑中養(yǎng)護(hù)劑總是由高處向低處流動。養(yǎng)護(hù)劑噴灑凝固后,一些施工單位不注意在高的一側(cè)補(bǔ)噴,造成高側(cè)部分養(yǎng)護(hù)劑偏少,兩側(cè)水分蒸發(fā)速度不同,混凝土收縮不一致,形成裂縫。其二,在拆模板后,側(cè)壁應(yīng)補(bǔ)噴。部分施工單位拆模時(shí)間過晚,過晚再噴養(yǎng)護(hù)劑實(shí)際上作用已很小。另外,有的模板是用廢機(jī)油作為脫模劑,廢機(jī)油附著在混凝土板側(cè)壁上,養(yǎng)護(hù)劑噴到油上,沒有附著力,很難起到養(yǎng)護(hù)作用。側(cè)邊收縮和強(qiáng)度增長與面層不一致,易在側(cè)壁形成裂縫。
4、橫向縮縫質(zhì)量的影響。設(shè)置橫向縮縫是為了減小收縮應(yīng)力和翹曲應(yīng)力,縮縫主要采用假縫的形式,一般用鋸縫機(jī)進(jìn)行切割。切縫的作用是使內(nèi)應(yīng)力在切縫處產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而使裂縫在切縫處產(chǎn)生。切縫施工是混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),如不加強(qiáng)控制,極易引發(fā)裂縫。
(1)切割時(shí)間。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%~30%時(shí),應(yīng)采用切縫機(jī)進(jìn)行切割。切縫太早,粗骨料會從砂漿中跳脫,縮縫就殘缺不整齊;切縫太晚,內(nèi)部應(yīng)力已經(jīng)產(chǎn)生,如果產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土容許值,混凝土板就會開裂。氣溫高,混凝土強(qiáng)度增長快,切割時(shí)間要提早。溫差大,切割時(shí)間也要提早。一些施工單位不注意隨著外界環(huán)境的變化調(diào)整切縫時(shí)間,致使切縫時(shí)間過晚,產(chǎn)生裂縫。切縫時(shí)間一般遵循的原則是"能切就切,寧早勿晚"。切縫機(jī),宜采用機(jī)型小、轉(zhuǎn)速快、振動小的,在混凝土澆筑幾小時(shí)內(nèi)即可切割。
(2)切割深度。切縫深度應(yīng)控制為板厚的1/4~1/5。切得太深,則不規(guī)則斷裂面積過小,板間的傳荷能力難以得到保證。切得太淺,混凝土截面的強(qiáng)度削弱得不夠,難以保證斷裂在縮縫處產(chǎn)生,面層上會產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制切縫的深度,既不能過深,亦不能過淺。
(3)接縫料。接縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分。近幾年來國內(nèi)對接縫料的研究較多,但接縫料的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法在現(xiàn)行規(guī)范中較少提到,只是JTJ012-9《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中對接縫料提出了技術(shù)要求。接縫處如處理不好,則極易出現(xiàn)問題。首先是接縫滲水,由于接縫材料不能與混凝土板壁緊密粘結(jié)在一起,或者接縫料施工質(zhì)量差,灌縫不飽滿,導(dǎo)致路面水滲入基層,基層軟化,混凝土板在荷載作用下出現(xiàn)裂縫。其二,如果接縫材料性能差,則雜物極易嵌入縫中,使接縫失去脹縮作用,板產(chǎn)生斷裂。小石子嵌入時(shí),使接縫處板端應(yīng)力集中,以致接縫附近的混凝土板擠裂。
5、拉桿和傳力桿的影響。
(1)脹縫傳力桿的質(zhì)量控制主要有兩點(diǎn),一是傳力桿的一端應(yīng)涂瀝青,且加管套,以保證其伸縮距離;二是傳力桿必須與路面平行,以保證其伸縮方向。前者處理不好,縫端混凝土將被擠裂。后者更易于忽視,傳力桿有的安裝時(shí)即歪歪斜斜。傳力桿與路面不平行,混凝土板伸縮時(shí),傳力桿對混凝土板產(chǎn)生壓應(yīng)力,引起混凝土板拉裂。
(2)橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿應(yīng)用光圓趕緊,且一半涂瀝青,允許滑動。在實(shí)際應(yīng)用中,許多施工單位為圖方便,經(jīng)常使用螺紋鋼,且不涂瀝青。施工縫兩邊混凝土澆筑時(shí)間不同,凝結(jié)過程中產(chǎn)生的收縮不同步,傳力桿不能伸縮,形成薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)混凝土板在荷載或自然因素作用下產(chǎn)生收縮,則在此薄弱環(huán)節(jié)處產(chǎn)生裂縫。
(3)縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種,兩種縱縫均應(yīng)設(shè)置拉桿。拉桿在設(shè)計(jì)上并不作為一種傳荷裝置,其主要作用是拉住相鄰板塊不讓它們分離,因而它應(yīng)能提供足夠的拉力以克服面層收縮時(shí)基層頂面所給予的摩擦力。拉桿應(yīng)用螺紋鋼,長度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,以保證其與混凝土只的粘接力。并且拉桿的直徑與間距也應(yīng)得到保證。一些施工單位在施工時(shí)采用小直徑螺紋鋼,長度達(dá)不到依靠求,或者由于橫板預(yù)留孔位置不對而使拉桿間距偏大。如此,拉桿不能提供足夠的拉力,混凝土面板收縮時(shí)縱縫被拉開而形成裂縫。
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