浅谈混凝土路面施工的裂缝防治方法.pdf

1 4 8 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年4月第 4 期 浅谈混凝土路面施工的裂缝防治方法 俞建勋 ( 甘肃省白银公路总段 ， 甘肃白银 7 3 0 9 0 0 ) 摘要 ： 结合工程实例， 通过分析水泥混凝土路面施工中的一些常见的裂缝及其成因， 提出了有效的防治措施， 有关经验可供相关 专业人 员参考 。 关键词： 混凝土路面； 裂缝防治； 养护 中图分类 号 ： U 41 8 6 文献标 识码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4) 0 4 0 1 4 8 0 2 O 引言 水泥混凝 土路 面是一 种高强 度硬质 路面 ， 因 整体性好 ， 稳定性能好 ， 使用寿命长 ， 养护费用低 等优点。在公路与市政道路建设中被广泛使用 ， 但 混凝 土容易产 生裂缝 的问题 ，较大程度 的影响了 水泥混凝土路面的质量和使用寿命。水泥混凝土 路面裂缝是 一种 常见 的病 害 ，引起 裂缝 的原 因多 种多样，要想从根本上杜绝裂缝的产生是 目前的 技术无 法实现的。但路 面裂缝产生并 扩大而没有 得到及 时的治理后对 整个路 面质量 和使用寿命都 会产生巨大的破坏 和影 响。这一直 以来 也是公路 工程技 术人员重点 面对 的一个难题 。下面根据近 几年的工程实践谈一 下在 裂缝控制 方面的一些经 验和体会 。 1 裂缝的种类和成因分析 水泥混凝土路面裂缝通常会分 为表层裂缝和 贯穿裂缝两种 。裂缝 的种类包括 ： 纵 向裂缝 、 横 向 裂缝和不规则裂缝 。但不管是什 么形式 的裂缝产 生都是通常由于施工期施工质量和道路使用过程 中由于车辆荷载产生的。 1 1 表层裂缝 混 凝土路 面表层 裂缝多 数都是 细微裂 缝 ， 长 度在 2 1 0 e lT I ， 宽度在 0 1 - 0 5 mm， 深 度 1 - 2 e m。 在路 面施 工过程 中产生 的表层裂缝绝大多数又都 和温度有关 ， 产生裂缝 的主要原 因有以下几点 ： ( 1 ) 塑性收缩 塑性收缩裂缝通常是受高温或者大风天气的 影响 ， 混凝 土表 面失水速度较快而引起收缩 ， 混凝 土产生不均匀离析 ， 集料颗粒下沉将 粗骨料分出 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 2 1 7 作者简介： 俞建勋( 1 9 7 1 一 ) ， 男， 甘肃永登人 ， 工程师 ， 从事土 木工程建设管理工作。 水份 向上移动 ， 表面产生了泌水 ， 路面 因含水量增 加而形成凹面。同时下方固体颗粒凝集 ， 使表面和 内部 同时产生张应力 ，使未完全 硬化 的混凝土无 法抵抗而出现裂缝。塑性收缩裂缝通常是受高温 或者大风天气 的影响 ，混凝土表面失水速度过快 而产生龟裂 。 ( 2 ) 干缩裂缝 干缩 裂缝 是混凝土裂缝 中最容易产生而最难 控制 的 ， 裂缝多为横向裂缝 ， 大多数在表面产生平 行状或 网状 的浅裂缝 。它一般在混凝土浇注一周 或养生结束前后产生 ，混凝土在硬化过程 中水份 蒸发 程度不均匀 ， 表面水份蒸 发快 、 变形 量大 ； 内 部水份变化小 ， 变形量小。内外变形量不 同产生 的 拉应力大于混凝土强度而产生裂缝。 ( 3 ) 温度裂缝 温度裂缝 通常 出现在 混凝土施 工中后 期 ， 因 温差较大 而产生不 规则裂缝 混凝土路 面施 工时 ， 在水泥水化热作用 的影 响下 ，混凝土 内部温度急 剧升高 了，混凝土 内部 的温度会在 58 d左右达 到最高 同 ， 而混凝 土表面散 热快 ， 温度 低 ， 从而形 成内外较大的温差 。特别是在低温季节 ， 由于混凝 土表面和 内部温差过大 ，导致表面 出现过大 的温 度压力 ， 在热胀冷缩 的原理下 ， 使混凝 土表 面产 生 拉应力 ，当拉应力超过混凝土抗拉强度最 大极 限 时产生无规则 、 大小不 同的裂缝 。所 以， 要特别 注 意温度应力对混凝 土产生的影 响。一旦 昆 凝 土变 形受到一定的限制 ，由于温度变化 而造 成的应 力 很可能导致其大于外部荷载作用下产生的应力 。 在某些时候 ，仅仅是 温度发生变化就 可能引起 混 凝土出现贯穿性裂缝 问题 ，直接影 响到了混凝 土 具有的耐久性、 降低了混凝土结构的整体性， 甚至 直接造成断板现象 。 1 2 贯穿性裂缝 贯穿性裂缝在水 泥混凝 土路 面中是属于较严 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 4 月第 4 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 1 4 9 重 的病害 ， 在混凝土路面早期贯穿性裂缝 中， 几乎 都与施工因素有着绝对关系 ，也就是说主要是在 施工技术造成的。水泥混凝土发生的裂缝问题都 都是产生于表面。在施工中虽然导致混凝土表面 产生拉应力而产生裂缝的原因有很多 ，例如前面 提到的环境温度造成塑性收缩、 水热化、 湿度、 等都 会 引起温度应力 ， 不可避免 的会造成裂缝 问题 。但 是如果能够具备较为完善 的施工条件 以及施 工工 艺 ， 对于降低温度应力造成 的裂缝问题是可 以有效 控制 的。而如果施 工管理不完 善 ， 施工工艺 出现技 术问题， 很可能会导致温度应力增大， 最终产生拉 应力 。 目前在施工中最 明显产生的两个成 因如下 ： ( 1 ) 在施 中振捣次数不足 ， 使混凝土密实度不 够 ， 引起表 面开裂 ， 或 者是过早 拆模 ， 混凝土 没有 完全硬化而造成边部开裂 。 ( 2 ) 在不封路的情况下 ， 对路面分边施工 ， 先 期完成的混凝土板通车以后，会产生振动影响新 浇筑的板块而产生裂缝 。其实笔者认为混凝 土施 工裂缝 产生并不完全是技术问题 ，在 当前技 术条 件 十分成 熟的情况下 ，产生施工裂缝跟施工 管理 质量是分不开的。在整个施工过程 中， 如果能实施 科学的管理办法， 严格监督工艺流程 ， 因施工引起 的裂缝还是可以有效的避免。 3 水泥混凝土路面裂缝防治措施 在水泥混凝土施工 中要想完全避免 裂缝 问题 的发生存在一定的困难 ， 但是并不是无法做到。在 路面施工中， 水泥混凝土结构体积较大， 在对裂缝 进行控制时主要是以预防为主，通过进一步优化 设计方案 、 加强施工管理 、 做好科研工作、 严格控 制关键的施工工序等来有效避免裂缝问题。 ( 1 ) 路面施工中导致水泥混凝土产生裂缝问题 的一个 最主要 原 因是 温度变化 造成拉 应力过 大 ， 超出了混凝土本身具有的抗拉强度极限，因此需 要 采取必要 的措施控制拉应力 。可 以通过严格 控 制施工期 的温度 进行解决 ： a 进 一步 改进水 泥混 凝 土施 工工艺 ，尽可能的降低混凝土 内部 出现的 温升量 ， 避免内外温差过大。而避免混凝土 出现裂 缝 问题 的一个 关键措施 就是混凝 土 温度 的控制 ， 一 般会采取下述几个措施：通过分区使用水泥降 低单位水泥的实际使用量；拌和的过程中添加冷 水或者通过对骨料进行预冷，有效降低 昆 凝土浇 筑过程中的温度，然后再适当的增加浇筑强度来 避免 浇筑 时温度发生较大 的回升 ；最后还 可以在 混凝 土当中埋设水管 ， 在水 管当中通低 温水 ， 加快 混凝土降温 ，避免温升。b 做好混凝土的养生工 作。在混凝土的施工过程中， 很容易发生早期裂缝 问题 ， 造成这 一问题 的原 因主要是 由于温度 、 湿度 发生变化以及水化热温升等引起的温度应力过大。 ( 2 ) 提高原材料质量 ， 确保配合 比的合理性 ， 加 强混凝 土具有的抗 裂性 。选择质量优越 的混凝 土材料 ， 采取合适的配合比进行拌和， 有效控制混 凝土温度 ， 防止混凝 土施工发生裂缝 问题。优化原 材料和配合 比的主要作用是避免混凝土的绝热温 升过大， 提高混凝土抗拉强度和极限拉伸变形度 ， 降低热墙壁和线胀系数。如果水泥的化学变形属 于微量膨胀 ， 而且能够和降温保持 同步 ， 那么化学 膨胀就 可以适 当的抵 消混凝 土发生的部分收缩变 形问题 ，有效的将混凝土收缩量控制在极限拉伸 规定 以内 ， 防止混凝土裂缝 问题 ， 从而发挥一定的 温控防裂效果。在这当中， 如果是受到外部约束作 用 而引起 的温度应力 ，那 么该 方法就可以起到明 显的补偿作用， 不过要确保膨胀的均匀性， 加强其 稳定性 ，通过 添加一定量 的外加剂来提 高混凝 土 的各种性能， 确保其具有良好的抗裂性。 ( 3 ) 做好施工质量控制工作 。为了提高混凝土 的施工质量 ， 在浇筑 的过程 中一定要保持均匀 ， 提 高密实度 。防止发生 突击浇筑一块混凝 土以及长 期停歇的现象 ； 混凝土浇注采用二次振捣， 确保混 凝土密实度； 加强对切缝人员的责任心教育。 制定 严格的奖惩措施。切缝时间必须严格控制( 可用混 凝土温度测定仪时时测量 ) 。切缝深度必须大于板 厚的 1 3 1 4 。必须有备用切缝设备。 ( 4 ) 做好养生工作。养生是混凝土施工结束后 防止裂缝产 生的最后一道关键 环节 ，混凝 土温度 从养生到终凝会经过一个较大温度变化过程 ， 养 生时间要根据混凝土配合 比设计和拉弯强度来 定 ， 通常不得小于设计拉弯强度的 8 0 ， 正常养生 是 23周 。养护期间要进进行交通管制 ， 养生期 间养护车辆也不得在面板上行走。 4 水泥混凝土路面养护 水泥 混凝土路面不 同于沥青路 面 ，裂缝一 旦 产生就需要及修复， 如果养护不当， 会进一步加速 路 面的破坏。因此 ， 养护工作是水泥混凝土路面裂 缝 防治的的艰 巨任务。在 日益加重的交通荷载下 ， 养护中的裂缝防治工作是决定水泥混凝土路面使 用寿命的重点 。 ( 1 ) 建立完整的水泥混凝土路面日常养护方法。 为做好水泥混凝土路面的养护工作 ，延缓混凝土 路面 的进一步破坏 ，要认真总结过去养 护工作 中 的经验 教训 ， 不 断积极探 索 、 试验 ， 总 结 出一套水 ( 下转第 1 5 8页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 8 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 ( 6 ) 在合拢温度下 ， 在合拢段两端对称施加 2 0 0 0 k N的水平推力 ( 每个腹板上施加 1 0 0 0 k N 的水平推力 ) ， 千斤顶达到设计推力时稳定 3 0 m i n ， 然后 同时对称锁定 内外 刚性支撑。 ( 7 ) 锁定完 成后 ， 拆 除千斤顶 等装置 ， 同时绑 扎剩余腹板钢筋及顶板钢筋， 安装预应力波纹管。 ( 8 ) 浇筑中跨合拢段混凝土， 同时卸除配重。 ( 9 ) 待合拢段混凝土达到设计强度后按顺序张 拉合拢段钢束，张拉剩余中跨桥面板横向及竖向 预应力。 ( 1 0 ) 拆除中跨外刚性支撑， 对称拆除挂篮、 吊 架， 完成体系转换 。 体系转换 中应注意 ： a 加强对合 拢段混凝土的保温保湿养护； b 连续预应力筋的张 拉顺序应严格按照设计的规定 ，先顶板后底板再 腹板， 先长束后短束的顺序， 并对称实施张拉； c 正 弯矩力筋张拉过程中，要有专人观察记录齿板后 端梁断面的变化 ， 检查是否 出现裂纹 。 4 结语 通过对该桥施工过程的回顾、 讨论和分析 ， 总 结 以下几点 。 ( 1 ) 由预应力混凝土连续刚构桥参建单位在一 般工程基础上增加了监控单位，同时建设单位通 常又聘请专家组 ， 与常规建设单位 、 设计单位 、 监 理单位和施工单位的组织机构模式不同。为了确 保工程顺利进行 ， 各单位紧密配合 ， 各种质量、 安 全和进度保证措施执行到位 ，建议 由建设单位牵 头成立专门领导小组，负责领导和协调各单位之 间工作 。 ( 2 ) 由于预应力混凝土连续刚构桥施工技术复 杂、 施工难度较大， 因此对于各参建单位尤其是施 工单位的技术管理水平提出了很高要求 ，同时要 求施工 队也应有相应 的施工经历。 ( 3 ) 由于连续刚构桥混凝土强度高， 且一般上 泵送高度较大， 应高度重视优化混凝土配合比， 确 保混凝土达到设计强度且和易性好，同时完善和 强化混凝土振捣技术 ，以免在钢筋密布的箱梁腹 板 中出现裂缝 。 ( 4 ) 应专门设计连续刚构 中墩悬臂段的混凝土 养生方案， 包括夏季和冬季养生专门措施。 ( 5 ) 由于设置的施工电梯一般上无法到顶 ， 最 上一段要通过爬梯才能到顶， 而现场管理人员、 工 人 以及其他有关 人员往往频繁上下 ，因此必须设 置专门的管理人员负责电梯运行 ，并制定相应的 安全措施 ， 以免 出现安全漏洞而发生安全事故。 ( 上接 第 1 4 9页) 泥混凝土路面 日常养护的有效方法。注意在入冬 和雨 季前 全面 进行 一 次路 面纵 横灌 缝 或补 缝工 作 ， 减少路 面水下渗。 ( 2 ) 纵 、 横缝养护 。对纵横缝的养护工作 ， 首先 根据 养护规范 要求 ， 按照本地资金 、 施工力量 、 施工经 验和以前灌缝所采用 的材料 ，选择 比较适 合本地情况的填缝材料 ； 其次 ， 施工中要切实保证 清缝质量 ， 对杂物充填较多的缩缝和纵缝， 必须用 切缝机进行切割，其它缝也用铁勾对杂物和老化 的填料进行清理 ， 然后用高压气体吹净。 5 结语 总之，水泥混凝土路面施工既有水泥混凝土 施工特点， 也存在路面工程的普遍特性， 在施工过 程中应首先从 原材 料开始控制 ， 合 理设计， 精 心施 工， 规范养护等， 保证施工质量， 按照行业规范标准 施工养护， 并且结合工程实际， 相信水泥混凝土病 害的防治这一 问题一定会得到有效控制 。 参考文献 1 】 郑玉民， 关庆昌， 旦小伦 水泥混凝土路面特点分析和施工工艺 概述【 J 科技信息， 2 0 0 8 ( 3 0 ) ： 1 3 1 【 2 】 陆鼎中 路基路面工程【 M 】 上海： 同济大学出版社， 1 9 9 9 f 3 】 孙军超 水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施【 J 山西建 筑， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 2 2 ) ： 2 9 4 2 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m