水泥混凝土路面裂缝产生原因分析.pdf

1 6 0 内 蒙 古 水 利 2 0 1 2年第 4期 ( 总第 1 4 0期 ) 【 混 凝 土 】 水泥混凝土路面裂缝产生原因分析 孙广恩 ， 谭淑芳 ， 于晓辉 ( 内蒙古赤峰市 三座店水库管理局 ， 内蒙古 赤峰 0 2 4 0 3 9 ) ( 摘要 文章从水泥混凝土路面的施工材料、 基层强度以及施工操作、 道路排水等方面入手， 分析了水源混凝土路面 产生裂缝 的原 因。 ( 关键词 水泥 混凝 土路 面； 裂缝 ； 施工材料 ； 基层 强度 中图分类号 ： T V 5 1 2 文章标识 码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 1 6 0 0 2 0 前 言 水泥混凝土路 面裂缝 是一种 极易 发生 的常见病 害 。它 可 造成板块断裂 致使地表水下渗而导致路面基层承载力降低， 进 而引起错 板和混凝 土路 面板破碎 ， 严重影 响水 泥混凝土路 面 的使用性能 和使用年 限 ， 增加了行车 的不 安全 因素 。水泥混凝 土路面破坏后 ， 修复难度大、 养生期长、 影响交通， 而且 ， 维修费 用 高。因此 ， 防止水泥混凝土路面裂缝的 出现有着重要意义。 1 路面 自身原因导致面板开裂 1 1 原材料 因素 施工中严格把住材料关， 是保证 昆 凝土质量的前提。材料 是构成混凝土路面的主体， 粗集料不具有 良好的级配， 针片状 颗粒含量太高。细集料和粗集料中含泥量过高 ， 会降低了混合 料的粘结度 。所用水泥安定性差或 已过期 ， 组 成材料的级配不 符合标准。不合格的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力 就达不到设计要求， 很容易在施工期间产生不规则断裂， 或在 使用过程出现更多的病害。因此， 水泥、 碎石 、 砂、 水等原材料 在使用前进行试验与检验是极重要的， 要做到不合格的材料坚 决不得使用， 粗、 细骨料级配要合理。 1 2混凝土配合 比因素 严格控制混合料组成配合比， 使施工配合比与设计配合比 相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质， 发现所购进 的骨料级配与原试验级配不符时， 必须及时调整施工配合比， 同时， 还要检查含泥量， 使其不能超标。而在施工中最应注意 的是水灰 比的控制 ， 如果 ， 水灰 比忽大忽小 ， 在摊铺时 又不注意 摊铺 的均匀性 ， 就会造成水灰 比的不 同片块 ， 在 其交界结合部 ， 由于凝固收缩率或受热膨胀率不同， 形成裂缝和断板的情况。 绵 币 ! ； ： ! 矫 不 ； ! 矫 也 不 币 ! 矫 ( 4 ) 首批混凝土灌注正常后， 必须连续进行， 不得中断。否 则先灌入的混凝土达到初凝 ， 将 阻止后灌 入的混凝 土从导管 中 流 出， 造成 断桩。同时 ， 在灌注过程 中， 应经常用测锤 探测混凝 土面的上升高度， 并适时提升、 逐级拆卸导管 ， 保持导管的合理 埋深 。此时 ， 要注 意混凝土灌 到孔 口不再 返 出泥浆 时可 以微 向 上提 动导管 ， 而如果要提升导 管 0 5一I m以上 才能灌 人混凝 土， 就应该拆除部分导管。要注意观察孔 口是 否返 出泥浆 。当 混凝土接近钢筋笼时， 宜使导管埋得较深。要注意正确控制导 管埋深， 如果导管埋人混凝土过深， 易使导管与混凝土间摩擦 阻力过大， 致使导管无法拔出造成事故。而提管过程中要缓缓 上提 ， 如过猛易使导管被拉断。所以， 埋管深度一般应控制在 2 6 m， 或使用附着式震捣器， 使导管周围的混凝土不致过早的 初 凝。同时 ， 应注意灌注速度。 ( 5 ) 为确保桩顶质量， 在桩顶设计标高以上应加灌 0 5 0 8 m 高度 ， 待桩顶 混凝 土强度达 到设计强 度 7 0 时 ， 将其 凿 除 。在灌注将 近结 束时 ， 如 出现混凝 土顶 升 困难 ， 可在 孔 内加 水稀释泥浆 ， 将部分沉淀土掏出， 使灌注工作顺利进行。在拔 出最后一段长导管时， 拔管速度要慢， 以防止桩顶沉淀的泥浆 挤入导管下形成泥心。以上是灌注混凝土时易出现问题的各 个基本步骤， 同时要注意其他一些事项。比如 ， 混凝土拌制后， 应在 1 5 h之 内尽量 灌注 完毕 。再 如清孔须彻 底 ， 如果清 孔不 彻底会造成混凝土 中夹 泥 ； 又 如在灌 注过程 中 ， 当导管 内混凝 土不满含有空气时， 后续混凝土宜通过滑槽徐徐流入漏斗和导 管 ， 不得将 混凝 土整 斗从上 面倾人 管 内， 以免 在导管 内形成 高 压气囊， 挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。 实验经验告诉大家， 混凝土灌注时要分工明确， 密切配合， 统一指挥， 快速 、 连续施工。一气呵成、 快速灌注成功的桩往往 质量 比较好 ， 而灌灌停停 的桩 则容易 出现质 量 问题 。因此 ， 水 下混凝土灌注桩质量的提高 ， 需要建筑施 工 、 监 理 、 验 收各 个环 节共同协作来保证。不仅要在设计上提出科学方案， 灌注时提 高水下施工质量， 验收时也要认真对待。对于质量差 、 无法利 用 的桩要提 出补桩 或其它措 施 。成桩 的质量 关系 到整个 工程 的质量， 绝对不能忽视。 ( 编校 ： 常淑英 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 4 2 8 水泥混凝土路面裂缝产生原 因分析孙广恩等 l 6 1 如果水灰比过大， 混合料便偏稀， 在其凝固成型时， 收缩率就 大 一旦缩缝设置和施工仍按正常进行， 就会造成缩缝间距相 对过长 ， 从 而易在较大 的收缩应 变作 用下 形成 裂缝 ， 如果 进一 步发展 ， 还 可以形 成贯 通 的混凝 土路 面断板 。因此 ， 在施 工 中 要严格把住混合料的配比关， 特别是水灰比这一关。 1 3 混凝土路面施 工工艺因素 搅拌时间不够， 材料拌和不均匀； 振捣不密实， 有漏振或过 振情况都将导致混凝土整体强度不 一致 。因此 ， 在施工 中水泥 混凝土必须振捣均匀密实 。如果水泥混 凝土振捣 不均匀 ， 将造 成水 泥混凝土的密实 度不 均匀 。在 密度小 的区域 内混凝 土面 板下部多成蜂窝和空洞状， 形成了承受应力的薄弱部位或 区 域 ， 从而易使面板产生断板。 在混凝土浇筑过程中， 要始终保持施工作业的连续性， 一 旦出现间断作业， 必须设置一道施工缝， 并布置传力杆， 以防止 因不设 施工缝而 出现 断板 的现象 。在施工 中突然遇 到雷 阵雨 气候的情况， 应及时采取措施， 对已形成强度的混凝土板应加 快切缝 进度 ， 减少冷 收缩 裂缝 的产生。 正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照 规范要求， 按设计进行， 使传力杆与道路 中心线及路 面平行。 如果传力杆安装偏斜， 则在传力过程中会将混凝土顶破， 从而 形成裂缝而断板。正确地在纵坡变化处 、 平曲线及构造物结合 部设置胀缝， 是预防断板的有力措施。纵坡变化处、 平曲线及 构 造物结合部都是应 力应变 集 中的位 置 ， 在 此处 设置 胀缝 ， 是 减少或释放应力应变的最佳方案， 它可以大大降低在此处的断 板 率。 施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。因混凝 土拌和后水化热较高， 初凝早， 收缩大， 在夏季施工时， 热量散 失慢 ， 会形成较大的温度应力 ， 此应力会迅速集中于薄弱环节 ， 当水泥达到终凝后 ， 水泥 混凝 土 即告 凝 固成 型 ， 这 时水泥 混凝 土体收缩变形仍在不断进行 ， 同时 ， 产生 了较大 的拉应力 ， 当混 凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的 收缩拉应力时 ， 在混凝土面板承受拉应力最薄 弱的位置 就会被 拉断而产生断板。一旦强度允许， 及时切缝能有效地引导裂缝 在预定 的切缝位置上断裂 ， 就能避免不规则的断板 。 故施工过程中严格控制混凝土路面各工序的施工质量 ， 尤 其要注意“ 振捣密实” 。搞好施工缝、 缩缝 、 胀缝的处治， 尽可能 用水化热小 、 初 凝慢 的水 泥 ， 并适时掌握 切缝 时间 ， 保证 切缝 的 有 效性 。 1 4 水泥 混凝 土面层 养护不 规范 夏季气温高 ， 风 力大 ， 使水 分损 失较 快 ， 加上 洒水 不及 时 、 不均匀， 造成混凝土强度降低， 水析出速度过快造成拉应力迅 速增加 ， 在未 到切缝 时间时 ， 产生断板 。所 以， 在施工 中要注意 尽量避免在温差大或大风天气施工 ， 或者当混凝土浇筑完毕后 立即采取遮阳、 洒水、 喷洒养护剂等措施 ， 使混凝土体的表面始 终保持潮湿， 确保昼夜温差不至太大， 以预防面板断裂。 严格控制开放交通的时间， 加强养护。水泥混凝土路面浇 筑完毕后必须达到设计强度后方 可开放交通 ， 并对其及 时进行 养护 、 清扫， 保证表面的湿度 ， 夏季高温季节更要及时覆盖避免 阳光 曝晒， 确保混凝土路面湿润 、 整洁， 防止 因缺水而产生 干缩 裂缝 或断板。 2 路面基层方面的原因 路面基层材料拌和不均匀会使路面基层的强度差异较大 ， 沉降大小不一， 极易造成路面板 开裂。基层平整度不符合要 求， 必然使水泥混凝土路面厚度不等 ， 在达不到设计厚度的地 方为薄弱点 ， 在 荷载作用 下该处很容易开 裂。路 基软弱或路 面 基层强度不足、 沉降量过大和在人工结构物与路堤衔接处 、 新 旧路结合部位的较大沉降差都会使水泥混凝土路面出现裂缝。 路面结构不合理。公路建设施工中， 早期的水泥混凝土道 路大都采用水泥、 石灰稳定土材料铺筑路基。利用这种材料作 为水泥混凝土路面的基层是不适宜的， 因为， 该种材料的水稳 定性较差 ， 被水 浸泡后一 旦有行 车荷 载的反 复作用 ， 很 快就会 形成唧泥， 造成板底掏空， 致使道板局部受力不均匀 ， 引发路面 破损 。 养护条件差， 通车过早， 致使基层强度降低 ， 基层产生裂 缝， 这种裂缝会反射到面层。基层具有调节路面板与土基之间 的受力状态 、 缓 和或 降低水 、 湿度对土基 的影响和 良好 的承载 、 扩载作用， 提高路面的整体结构强度， 改善路面板的工作条件， 同时， 改善施工条件 ， 保证面层厚度均匀和保护碾压平整的土 基或垫层 ， 有利 于提 高路 面施 工质 量。因此 ， 路 面基层 的施 工 质量 同样要严格控制 。 其它情况如路基及基层排水不 良， 长期受水浸泡， 引起路 基及基层失稳或强度不足 ， 使路面产生不规则断裂； 车辆增长 速度过快， 超载和超限车增多使混凝土路面在使用期内超过规 范要求 ， 从 而导致 断板 。这就需要设 计部 门在设 计时充分 考虑 各方面不利因素对使用期道路的影响， 建设部 门加大资金投 入， 提高道路等级， 各职能部门加大公路运营综合治理力度。 3 道路 排水 系统 方面 的原 因 “ 百害水为先” ， 对水泥混凝土道路来说， 首先要考虑的问 题是对水 的防治。如果排水 系统存在 缺陷 ， 使本应及 时排 走的 水大量滞留在路上无法外排， 势必造成路面积水下渗至路基， 导致路基强度 的局部软 弱 从而出现大面积的严重病害。 4结束语 为减少水 泥混 凝土路 面裂 缝的 产生 ， 应从施 工材 料选择 、 基层强度控制 、 施工及道路排水等多方 面控 制 ， 严 把质量关 ， 控 制好每个环节每道工 序 ， 严格 按照 国家有 关规 范 、 技 术标 准进 行施工 ， 是保证工程质量避免病害 的前提和基础 。 ( 编校 ： 杨亚 军 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 5一 l 1 作者简介： 孙广恩( 1 9 7 2一) ， 助理工程师， 主要从事建筑施 工管理工作。