水泥混凝土路面斷板的施工研究

摘　要:結(jié)合滑模水泥混凝土路面工程的實際情況,分析水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因,提出水泥混凝土路面斷板的控制和處理措施,對于保證水泥混凝土路面的施工質(zhì)量和提高水泥混凝土路面使用品質(zhì)具有重要意義.

關(guān)鍵詞:水泥混凝土;路面斷板;產(chǎn)生原因;處理措施

　　在滑模水泥混凝土路面工程的設(shè)計和施工中,盡管采用了硬切縫和軟切縫技術(shù),已經(jīng)能夠?qū)⑺嗷炷谅访鏀喟迓士刂圃?‰以內(nèi),但是由于施工條件等原因,仍然不可能完全根除水泥混凝土路面斷板.雖然存在2‰的水泥混凝土路面斷板率,與水泥混凝土路面完整板相比,僅占極小的比例.但是,按水泥混凝土路面工程施工規(guī)范要求,規(guī)定這些斷板非處理不可,否則無法交工驗收.在施工里程較長時,需要處理的斷板總量仍不小,并且斷板處理難度大.因此,水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因和處理措施,是水泥混凝土路面工程技術(shù)人員必須清楚的問題,也是本文的研究課題.

1　水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因

根據(jù)理論研究和工程實踐認(rèn)為,水泥混凝土路面斷板產(chǎn)生的直接原因是板內(nèi)溫度降低造成的拉應(yīng)力超過了當(dāng)時混凝土的抗拉強度.板內(nèi)的混凝土溫度由三部分構(gòu)成: 1)混凝土攪拌后的自身溫度;2)水化熱引起的溫升;3)外界氣溫.外界氣溫在未覆蓋養(yǎng)生條件下有很大影響,但采用覆蓋養(yǎng)生時影響很小.路面未覆蓋養(yǎng)生時,混凝土路面板內(nèi)的溫度過程線是本身溫度加水化熱并受外界氣溫影響的復(fù)雜曲線,由升溫和降溫過程組成.混凝土內(nèi)部應(yīng)力過程線比復(fù)合溫度過程線大約滯后1~2 h,升溫時出現(xiàn)壓應(yīng)力,降溫并滯后1 h才能出現(xiàn)拉應(yīng)力.因此,水泥混凝土路面斷板與否取決于當(dāng)時混凝土板內(nèi)降低溫度造成的拉應(yīng)力是否超過了當(dāng)時混凝土的抗拉強度.從水泥混凝土路面施工實踐分析可知,產(chǎn)生水泥混凝土路面斷板的原因是錯綜復(fù)雜的,影響因素是各種各樣的.本文從水泥混凝土路面斷板出現(xiàn)的早晚,分析產(chǎn)生水泥混凝土路面斷板的原因.

1.1　施工期的混凝土路面斷板

滑模攤鋪水泥混凝土路面施工期間,由于其攤鋪速度快,日施工進度快,攤鋪里程與其它施工方式相比較長.因此,滑模攤鋪水泥混凝土路面施工比攤鋪速度慢、攤鋪里程短的施工方式更容易產(chǎn)生斷板.由此可見,在施工期間的斷板防治尤為突出和重要.滑模攤鋪水泥混凝土路面施工期產(chǎn)生斷板的原因是錯綜復(fù)雜的,按目前的研究認(rèn)為有下述幾個方面的影響因素:

1)溫度應(yīng)力高于混凝土路面的抵抗拉裂強度而造成的斷板.這是一種主要的滑模攤鋪水泥混凝土路面施工斷板形式.改進的方式是采用軟切縫機,提早切縫.因為軟切縫機既能提早切縫,又能在早切縫時防止啃邊.

2)基層強度過低,路基或基層已經(jīng)斷裂,水泥混凝土路面施工過程切縫不及時,或在路面混凝土凝結(jié)硬化過程中,因路面強度不足,會造成基層的反射斷板.對于反射斷板,最有效的防止措施有:(1)對應(yīng)提前軟切縫.在對應(yīng)基層裂縫切縫的兩側(cè),將縮縫調(diào)整為不等間距縮縫.最大板長小于6m,最小板長不得短于板寬(行車道板寬3.75~4.5m);(2)在基層已經(jīng)開裂部位,滑模攤鋪之前采用熱瀝青粘結(jié)寬度不窄于1 m的瀝青油毛氈或土工網(wǎng)格.工程實踐證明,這兩種方式均能有效地防止路面混凝土凝結(jié)硬化過程中因基層裂縫引發(fā)的反射斷板.

3)由于水泥的水化熱過高(如R型水泥)或水泥的安達(dá)性(小立窯水泥),也會引發(fā)早期斷板.使用粉煤灰的水泥混凝土路面早期抗拉強度過小,更容易斷板.防止的辦法: (1)不使用立窯水泥和R型快硬早強高熱水泥;(2)在日溫差較大的場合施工,粉煤灰摻量應(yīng)不大于15%;

(3)采用軟切縫技術(shù).

4)滑模攤鋪水泥混凝土路面時,因滑模攤鋪機操作不當(dāng)或混凝土混合料的工作性不合適而造成的拉裂型斷板;或施工等料時間過長,有施工連接冷縫引起的攤鋪斷板.上述的兩種攤鋪斷板屬于攤鋪故障,必須在施工控制中予以消除.綜上所述,滑模攤鋪水泥混凝土路面的施工斷板,是在攤鋪里程、材料、基層、溫差和施工等因素綜合作用下,由于混凝土板內(nèi)的拉應(yīng)力引起的.工程實踐表明,最有效的措施是提前并及時軟切縫,可將施工斷板率有效控制在1‰以內(nèi).

1.2　通車1~2年的早期混凝土路面斷板

水泥混凝土路面通車1~2 a產(chǎn)生的早期斷板,其主要原因是: 1)施工進度過快.當(dāng)年施工路基、基層和混凝土路面,路基固結(jié)沉降尚未完成就施工路面,由路基不穩(wěn)定和不均勻沉降過大所致;2)路基和基層穩(wěn)定的條件下,上基層表面的粗糙度過大.當(dāng)混凝土面層收縮時,基層對路面的局部摩擦阻力過大,使水泥混凝土路面板內(nèi)產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力導(dǎo)致斷裂.這也是要求上半部基層施工的標(biāo)高偏高后,不應(yīng)該實施銑刨基層的原因之一.目前,對于下述問題:(1)水泥混凝土路面不發(fā)生斷板的路基臨界沉降量是多少? (2)不允許水泥混凝土路面早期斷板時,對路基表面的彎沉差要求是多少?正在通過斷裂力學(xué)理論研究.當(dāng)前,防止早期斷板形成的主要方式是延長施工時間,路基沉降固結(jié)最快需要1~3 a,特別是通過幾個雨季的加速固結(jié)沉降,才允許水泥混凝土路面施工.

1.3　使用期的混凝土路面斷板

水泥混凝土路面的使用期斷板發(fā)生在通車2~5 a之內(nèi),其主要原因是所采用的基層不耐沖刷,路面結(jié)構(gòu)橫向排水不通暢,由唧泥和掏空基層所造成使用期的混凝土路面斷板[1].防止使用期的混凝土路面斷板的控制措施有:1)采用抗沖刷性的基層類型;2)提高接縫材料的密封防水能力;3)采用透水性基層,并在硬路肩下采用基層表面的縱向排水管溝,將通過接縫和斷板滲透到基層的水分及時迅速排除.防止基層沖刷、唧泥和掏空型的水破壞,就能有效防止使用期的水

1.4　設(shè)計使用壽命終了的混凝土路面斷板

設(shè)計使用壽命到達(dá)的水泥混凝土路面斷板是一種假想的設(shè)計斷板狀態(tài).實際上,這種混凝土路面斷板并非一定發(fā)生.在一般情況下,30年當(dāng)中沒有斷裂,30年后亦不斷板.否則,不可能產(chǎn)生國內(nèi)水泥混凝土路面使用壽命達(dá)40年以及國外水泥混凝土路面使用壽命達(dá)80余年無大修的水泥混凝土路面.

2　采用硬切縫和軟切縫技術(shù)控制滑模攤鋪水泥混凝土路面斷板

從水泥混凝土路面施工分析可知,混凝土路面斷板產(chǎn)生的直接原因是板內(nèi)降低溫度造成的拉應(yīng)力超過了當(dāng)時混凝土的抗拉強度,應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土路面板內(nèi)復(fù)合溫度造成的拉應(yīng)力曲線確定硬切縫時間.但是,在實際施工中應(yīng)用很困難.一個簡單的方法是僅關(guān)注氣溫曲線,將混凝土復(fù)合溫度曲線和拉應(yīng)力滯后均作為斷板的安全儲備.那么,最長的時間應(yīng)該從夜間1~3點鐘,復(fù)合溫度曲線的最高點開始切縫,到凌晨4點鐘混凝土溫度曲線降低到最低點以前,可能斷板的拉應(yīng)力尚未達(dá)到,前一天攤鋪的路面均應(yīng)切縫完畢.在氣溫較低的季節(jié)施工,硬切縫機不能鋸縫,應(yīng)該使用軟切縫機鋸縫.特別是冬季有保溫覆蓋的情況下,則完全是另外一回事.但是也必須在混凝土路面能夠鋸縫時,即進行鋸縫.在撤除保溫覆蓋之前,必須完成鋸縫.

3　水泥混凝土路面斷板的處理措施

3.1　非破損修復(fù)混凝土路面斷板

3.1.1　擴口填縫法

擴口填縫法處理斷板是各發(fā)達(dá)國家在滑模攤鋪水泥混凝土路面施工中采用的一項簡單技術(shù).其思路是滑模攤鋪水泥混凝土路面的強度很高,打掉重新澆鑄人工制作的小塊水泥混凝土路面,其抗折強度和施工質(zhì)量遠(yuǎn)低于滑模攤鋪水泥混凝土路面,主張不打掉強度和平整度良好的滑模機械攤鋪的水泥混凝土路面,將斷板作為縮縫來處理.即采用直徑很小(10~20 cm)的小鋸片順斷板縫擴大縫口,與縮縫一樣采用填縫的方法處理斷板.必須注意,采用擴口填縫法處理水泥混凝土路面斷板具有下述前提:

1)必須嚴(yán)格控制斷板的數(shù)量,以保證絕大多數(shù)路面縮縫切割的順直度.必須知道,接縫的順直度在峻工驗收規(guī)范中有質(zhì)量要求,擴口填縫法處理水泥混凝土路面斷板數(shù)量不得大于2‰的質(zhì)量要求.只有在這個數(shù)量以內(nèi)的水泥混凝土路面斷板才可以這樣處理.

2)必須是滑模機械攤鋪的高強度和高平整度的水泥混凝土路面,而不是人工施工的一般水泥混凝土路面.在明確路面打掉人工重做以及不可能達(dá)到目前滑模機械施工的質(zhì)量時,才允許采用擴口填縫法.

3)水泥混凝土路面斷板縫沒有分叉,且基本垂直于路面,水平傾斜度不大于1/6(斜縮縫用1/6),平面彎曲度:在一塊板(4.5m寬)內(nèi)斷板的大致方向拉線,不大于50 cm.水泥混凝土路面斷板縫深度方向接近垂直,特別是表面附近不得為楔形斷口,才能使用擴口填縫法.水泥混凝土路面分叉斷板,不符合斷板按縮縫處理的基本條件;水平傾斜度大于1/6的尖角斷板,使用中會引發(fā)新斷角;水平彎曲度很大的斷板,對板的荷載傳遞和接縫順直度有嚴(yán)重影響;深度方向嚴(yán)重不垂直的楔形斷口,無法確定擴口填縫的準(zhǔn)確位置,引起表面混凝土楔形脫落.在上述這些特殊情況下,只能采用下面推薦的斷板局部或全部打掉的處理辦法.

本新聞共2頁,當(dāng)前在第1頁12