淺析大面積水泥混凝土坪施工及期早期破損成因
大面積水泥混凝土地坪的特點是比普通地坪面積要大,是當(dāng)前非常普遍應(yīng)用的一種的水泥混凝土板式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)類似于普通水泥混凝土道路,但不同于一般道路的橫向?qū)挾容^小,它的縱、橫向尺寸都比較大。某停車場工程采用大面積水泥混凝土地面,根據(jù)工程特點,運用裂縫控制理論,落實裂縫控制措施,從而取得了較好的效果。
1 工程概況
某停車場工程為車輛專用停車場,硬化區(qū)域長214米,寬84.5米,硬化面積約18083㎡。水泥混凝土面層采用300厚C30混凝土,為大面積水泥混凝土整體地坪結(jié)構(gòu)。
2 大面積水泥混凝土地坪裂縫控制方法
大面積水泥混凝土地坪裂縫的控制可以從眾多方面去實現(xiàn),此處主要結(jié)合本工程的特點從地坪基層處理、原材料及施工工藝三方面去控制。
2.1 基層處理方式
此停車場原地面為回填鋼渣地面,經(jīng)現(xiàn)場開挖基層發(fā)現(xiàn)原有鋼渣回填層厚度約為500~2000mm,且由于已投入使用2年,基層密實度非常高。原設(shè)計采用水泥混凝土進(jìn)行硬化,其做法如下圖(一)。后考慮到雖然鋼渣雖已經(jīng)鋪設(shè)約2年,但下層鋼渣仍未經(jīng)水化反應(yīng),由于鋼渣的遇水膨脹性同時結(jié)合以往鋼渣路基施工的經(jīng)驗,在鋼渣基層和水泥石粉穩(wěn)定層之間增設(shè)50mm厚中砂緩力層,以緩沖鋼渣遇水膨脹對水泥混凝土面層的頂力,其做法如下圖(二)。路基壓實及穩(wěn)定層施工在滿足設(shè)計要求的前提下按一般工序施工即可。
2.2 原材料及混凝土配合比控制
澆筑地坪用混凝土全部采用商品混凝土,原材料質(zhì)量有較好的保證?;炷敛捎肅30級,塌落度要求55~80mm。本次道路施工用混凝土采用目前工藝比較先進(jìn)的粉煤灰摻入法,粉煤灰在混凝土中能與水泥互補(bǔ)短長,均衡協(xié)作,還可充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實劑、抑熱劑、抑脹劑,不但能增加混凝土的和易性、降低水灰比,同時也節(jié)約了成本。通過地坪投入使用一年以后,摻入粉煤灰和未摻粉煤灰板塊的對比,摻有粉煤灰混凝土的區(qū)域后期強(qiáng)度增長明顯要高,同時具有更好的耐磨性。實踐表明,只要粉煤灰摻量適當(dāng),配合比合理,養(yǎng)護(hù)得當(dāng),對混凝土中、后期強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度的提高貢獻(xiàn)很大,耐磨性能也有所改善。粉煤灰在混凝土中能與水泥互補(bǔ)短長,均衡協(xié)作,還可充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實劑、抑熱劑、抑脹劑,從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的角度上考慮是完全可行的。
2.3大面積水泥混凝土地面施工工藝控制
2.3.1 施工區(qū)域劃分
停車場硬化區(qū)域為214米*84.5米,根據(jù)場地布局及邊施工邊使用的需要,分為三個區(qū)域施工,共設(shè)二道施工縫。第一區(qū)域施工完成具備通車條件的情況下再施工第二區(qū)域,第二區(qū)域通車后再施工第三區(qū)域。
2.3.2 面層施工
每個區(qū)域穩(wěn)定層施工完成后必須澆水養(yǎng)護(hù)七日以上,待穩(wěn)定層達(dá)到一定強(qiáng)度以后才可施工混凝土面層。混凝土面層采用隨搗隨抹,隔倉澆筑。一次澆筑4米寬、70米(74米)長一塊,沿70米方向用300mm槽鋼做側(cè)模,模板按要求隔600mm開25mm圓孔,放750mm長Φ18螺紋鋼筋,模板內(nèi)外側(cè)各一半長。澆筑至端頭處設(shè)置漲縫,并按規(guī)范預(yù)埋漲縫鋼筋。
2.3.3 面層切縫、養(yǎng)護(hù)
混凝土澆搗完成12小時后拆除模板,12至24小時間進(jìn)行面層切縫。切縫前用鋼尺量距,劃線,此處按5米間距進(jìn)行切縫。切縫口要求順直并垂直于路面中線。適時切縫很重要,過早,雖易切,但質(zhì)量不好,縫口不整齊;過晚,難切,影響刀片使用壽命,還會出現(xiàn)干縮裂縫。關(guān)于切縫深度,在板厚30㎝時,以≥7.5㎝為宜,最好不小于板厚1/4,太淺了起不到縮縫作用。切縫完成待縫內(nèi)水分蒸發(fā)完后即進(jìn)行瀝青灌縫,避免日后養(yǎng)護(hù)過程中雜物掉入縫中難于清理。混凝土澆筑完成4小時后開始澆水養(yǎng)護(hù),在切縫、灌瀝青完成后鋪破麻布進(jìn)行持續(xù)養(yǎng)護(hù),每天經(jīng)常均勻灑水。為保證混凝土強(qiáng)度增長并避免收縮裂縫產(chǎn)生,在一般混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)7天的基礎(chǔ)上延長至養(yǎng)護(hù)14天,并一直保持潮濕狀態(tài)。
3 水泥混凝土地面早期破損分析
在整個停車廠地面施工過程中,除按一般道路水泥混凝土面層的施工工藝外,著重執(zhí)行上述的裂縫控制的方法,從而取得了良好的效果。整個地坪面積折合8米寬道路約2260米,施工完竣工驗收前僅發(fā)生兩處橫向裂縫,在地坪使用一年后,也只有一條新的橫向貫穿裂縫發(fā)生,完全滿足設(shè)計要求、國家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定以及使用的要求。
3.1 早期橫向裂縫分析
板塊橫向裂縫的產(chǎn)生主要是混凝土收縮過快或不均勻,可能由以下因素引起。
3.1.1 混凝土配合比不當(dāng)
?。╝)單位水泥用量偏大。混凝土中引起收縮的主要水泥石部分,過多的水泥用量必然會導(dǎo)致較大的收縮。(b)水灰比偏大。水泥完全水化的最低水灰比約為0.26~0.29,施工中采用較高的水灰比為了滿足和易性的需要以利于施工。但偏大的水灰比增大了水泥水化初期骨料表面的水膜厚度,影響了混凝土強(qiáng)度。
3.1.2 施工工藝不當(dāng)
?。╝)攪拌不足或過分,振搗不密實,形成混凝土強(qiáng)度不足;或混凝土攤鋪不均勻,局部骨料或水泥漿堆積過多,從而混凝土凝結(jié)應(yīng)力的不均勻,導(dǎo)致早期開裂或斷板;振搗時間不易過長,否則會造成分層,粗骨料沉入底層,細(xì)骨料留在上層,強(qiáng)度不均勻,表面收縮裂縫增加。(b)養(yǎng)護(hù)太早或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?;炷翝仓瓿珊笏男r以后才可進(jìn)行大規(guī)模淋水養(yǎng)護(hù),過早大量淋水養(yǎng)護(hù)易使表面水泥漿比結(jié)構(gòu)層混凝土過快水化、凝結(jié),從而引起混凝土表面起殼,脫落。另外,氣溫高、濕度小、風(fēng)速大也會使混凝土表面水分蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。(c)切縫不及時。操作人員切縫時間過晚或切縫深度不足、深度不勻,均容易造成混凝土內(nèi)應(yīng)力集中,在混凝土板的薄弱處形成不規(guī)則的貫穿裂縫。切縫不及時往往會在板塊中段、兩端或板面尺寸變化處發(fā)生橫向貫穿裂縫。因此,結(jié)合以往經(jīng)驗,凝結(jié)初期板塊橫向貫穿裂縫產(chǎn)生的最主要因素就是切縫不及時或切縫質(zhì)量不穩(wěn)定時。
3.2 使用期開裂斷板原因分析
3.2.1 設(shè)計不當(dāng)
?。╝)路面厚度偏薄。根據(jù)美國的研究資料,路面的使用壽命與路面厚度成 5 次方關(guān)系,如果設(shè)計時交通量不準(zhǔn),路基、基層、底基層的模量和材料參數(shù)選用不當(dāng)?shù)仍蚨孤访婧穸绕?,就會使路面壽命縮短,過早地出現(xiàn)開裂斷板;(b)板塊平面尺寸不當(dāng);(c)混凝土原材料配合比不當(dāng),混凝土產(chǎn)生堿—集料反應(yīng)或其他耐久性問題。
3.2.2 路基不均勻沉降
路基不均勻沉降主要發(fā)生在:(a)填挖相交斷面處,半填半挖結(jié)合處,新老路基交接處,土基密度不均勻部位;(b)地坪邊角等機(jī)械難以壓實的部位;(c)路基斜坡與平面接口部位;(d)壓實度不足。
路基沉降不均勻,是路面在長期使用過程中,由于水溫條件的變化和行車荷載作用,致使沉降量不同的結(jié)合面產(chǎn)生錯臺,從而使面層由于剪力作用導(dǎo)致斷裂。這是水泥混凝土地坪面層斷裂的最普遍的原因。
3.2.3 基層失穩(wěn)
?。╝)基層施工質(zhì)量不好,強(qiáng)度不均勻或較低,使用中基層松散或在滲水作用下,材料被吸往一邊,面層脫空,當(dāng)受到彎拉力大于混凝土板強(qiáng)度時,面板即發(fā)生斷裂。(b)面層接縫填料失效,板的彎沉使空隙內(nèi)的積水,侵蝕沖刷基層,并沿接縫縫隙噴出,即產(chǎn)生唧泥。如果唧泥現(xiàn)象不斷產(chǎn)生,面板邊緣部分將失去支承,在荷載下產(chǎn)生斷裂。
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