關于某環(huán)山公路水泥混凝土路面裂縫和斷板原因及預防措施

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　摘要：對夏季水泥混凝土路面施工中產(chǎn)生的裂縫和斷板原因進行分析，并提出了預防措施。

　　水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護維修費用低、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，在目前公路建設中廣泛的使用。本文總結(jié)某環(huán)山公路水泥混凝土路面夏季施工中的經(jīng)驗，就水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫和斷板的原因及防止措施進行了一些簡單的分析。

　　一、環(huán)境條件

　　南方某環(huán)山公路混凝土路面施工時間為2006年7月至8月，施工期間多以晴天為主，晝夜溫差大，午間最高氣溫42℃，晚間最低氣溫15℃左右。

　　二、裂縫和斷板的產(chǎn)生

　　環(huán)山公路混凝土路面的前期施工階段由于工期緊迫沒有回避高溫時段的烈日暴曬而澆筑混凝土，覆蓋養(yǎng)護之前就發(fā)現(xiàn)有塊板有微裂縫，為防止太陽直接曝曬于板塊表面，施工人員及時用編織布及塑料布進行遮蓋，在中午陽光的直射下，塑料布下混凝土在氣溫及水化熱的雙重作用下，溫度上升很快，并且很快達到60℃左右。同時，沒有及時采取措施盡快根據(jù)混凝板的實際情況提前進行切縫，在養(yǎng)護期過后揭開覆蓋物清掃路面時發(fā)現(xiàn)有出現(xiàn)多處裂縫和二處斷板，裂縫和斷板大多數(shù)為橫向。

　　三、裂縫和斷板產(chǎn)生的原因

　?。ㄒ唬├淇s裂縫

　　在夏季施工時冷縮裂縫的產(chǎn)生包括由于氣候溫差大和人為因素造成了混凝土大溫差兩方面，特別是人為的大溫差使表面迅速收縮，產(chǎn)生拉應力造成裂縫和斷板。

　　和一般材料一樣，水泥混凝土具有熱脹冷縮性能，混凝土板塊的熱脹冷縮都是在相鄰部分或整體性限制條件下發(fā)生的，故熱脹屬于變形壓縮，而冷縮則屬于拉伸變形很容易開裂。

　　水泥的水化過程是一個放熱過程。在混凝土硬化過程中釋放大量熱能，致使溫度上升，在通常溫度范圍內(nèi)，混凝土溫度上升1℃，每m膨脹0.01mm.這種溫度變形對大面積板塊極為不利。

　?。ǘ└煽s裂縫

　　在水泥混凝土中，水在水泥石中是以化學結(jié)合水，層間物理吸附水以及毛細水等狀態(tài)存在著，當這些水在混凝土硬化過程中失去時，水泥混凝土本體就會收縮，這些就是干縮。但是這是自由收縮，還不會導致裂縫的發(fā)生，惟有收縮受到限制而發(fā)生收縮應力時，才容易產(chǎn)生干燥收縮裂縫，水泥漿干縮的內(nèi)部限制主要是混凝土中骨料對水泥漿的限制。在普通水泥混凝土中，水泥漿的收縮率被限制了90%，所以混凝土內(nèi)部經(jīng)常存在著引起干縮裂縫的應力狀態(tài)。干縮裂縫一般為表面裂縫或不規(guī)則斷板。

　　混凝土面板在澆筑完成后。經(jīng)過表面修整抹面后應盡快采取措施避免日光曝曬新澆筑的混凝土，使其表面減少蒸發(fā)量，防止混凝土面板表面迅速失水而產(chǎn)生干縮裂縫。

　　本段混凝土在中午澆筑后，為防止陽光暴曬，雖然采用了編織布及塑料布覆蓋，但在施工時在覆蓋前就已經(jīng)損失了不少水分，是該施工過程產(chǎn)生干縮裂縫的一個重要因素。

　?。ㄈ┣锌p不及時

　　由于高溫季節(jié)施工，又是在覆蓋升溫的情況下，水泥混凝土強度提高較快，應加強觀察提前進行切縫，使混凝土內(nèi)部的拉應力釋放在切縫端。

　　水泥混凝土路面施工后在當時溫度條件下一般都要在16-18小時才可以切縫，而有些混凝土路面板塊由于在上午施工，經(jīng)過中午烈日高溫影響，再加上人為覆蓋增溫，因此混凝土板強度形成較快，作為施工人員，應當隨時注意觀察，一旦強度允許，應及時切縫，避免由于切縫不及時而造成裂縫和斷板。

　　四、預防措施

　　路面的裂縫和斷板的產(chǎn)生使其使用性能下降，嚴重影響了公路運輸?shù)男б婧托熊嚢踩?，因此，必須采取措施，加強對水泥混凝土路面裂縫和斷板的控制。

　?。ㄒ唬┰O計階段預防裂縫和斷板的產(chǎn)生

　　為了防止水泥混凝土路面的裂縫和斷板，各有關部門應認真及時地組織設計人員和有關專家，根據(jù)水泥混凝土路面的設計理論及規(guī)范要求，結(jié)合當?shù)氐牡乩砦恢?，環(huán)境、地形、沿線工程地質(zhì)和水文條件，特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的供應情況，進行深入細致地研究和討論，提出符合實際的軸載設計參數(shù)、路面結(jié)構、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求，以設計出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統(tǒng)，提出合理經(jīng)濟的水泥混凝土配比設計及施工要求。

　　（二）施工中預防斷板的產(chǎn)生

　　1、嚴格控制混合料組成配合比，使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級配和雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn)所購進的骨料級配與原試驗級配不符時，必須及時調(diào)整施工配合比，同時還要檢查含泥量，使其不能超標。而在施工中最應注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在攤鋪時又不注意攤鋪的均勻性，就會造成水灰比不同的片塊，在其交界結(jié)合部，由于凝固收縮率或受熱膨脹率不同而造成裂縫和斷板的產(chǎn)生；如果水灰比過大，混合料便偏稀，在其凝固成型時，收縮率就大，一旦縮縫設置和施工仍按正常進行，就會造成縮縫間距相對過長，從而易在較大的收縮應變作用下形成裂縫，如果進一步發(fā)展，還可以形成貫通的混凝土路面斷板，因此，在施工中要嚴格把住混合料的配比關，特別是水灰比這一關。

　　2、施工中嚴格把住材料關，是保證混凝土質(zhì)量的前提。材料是構成混凝土路面的主體，如果由于施工中管理不嚴，購進材料質(zhì)量低劣，那么這樣的材料組成的混凝土路面面板的彎拉應力就達不到設計要求，很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂，或在使用過程出現(xiàn)更多的病害。

　　3、在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實。如果水泥混凝土振搗不均勻，將造成水泥混凝土的密實度不均勻。在密度小的區(qū)域內(nèi)混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀，形成了承受應力的薄弱部位或區(qū)域，從而易使面板產(chǎn)生斷板。

　　4、施工中及時正確地切縫是預防斷板的有力措施。當水泥達到終凝后，水泥混凝土即告凝固成型，這時水泥混凝土體收縮變形也在不斷進行，并產(chǎn)生了較大的拉應力，當混凝土路面面板與基層之間的摩擦力大于這個成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應力時，在混凝土面板承受拉應力最薄弱的位置就會被拉斷而產(chǎn)生斷板。而如果能夠及時準確地切縫，就能引導混凝土面板凝固收縮力在切縫處規(guī)則拉斷面板，從而避免在其他位置產(chǎn)生斷板。

　　5、在基層施工中，使基層表面平整，也是預防混凝土路面斷板的一個措施。當基層表面凹凸不平，不僅會使面板與基層間的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區(qū)，這樣在不均勻片狀區(qū)的邊緣部位和摩阻力集中的區(qū)域就最容易形成斷板。

　　6、在施工中應盡量避免產(chǎn)生較大的溫差效應?！豆匪嗷炷谅访媸┕ぜ夹g規(guī)范》（JTG F30—2003）第10.4.1條規(guī)定：“施工現(xiàn)場的氣溫高于30℃，拌和物攤鋪溫度在30～35℃，同時空氣相對濕度小于80％時，混凝土路面應按高溫季節(jié)施工的規(guī)定進行。”第10.4.2（1）條規(guī)定：當現(xiàn)場氣溫大于等于30℃，應避開中午高溫時段施工。“溫差效應過大或突變，容易造成混凝土面板強度形成的不同步。

　　7、正確安裝傳力桿可以防止斷板。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求，按設計進行，使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜，則在傳力過程中會將混凝土頂破，從而形成裂縫和斷板。

　　8、在混凝土面板底面與基層頂面間設置滑動層，減少面板與基層間的摩阻力，這樣可以防止面板被拉斷。當基層表面與混凝土面板底面的摩阻力很大，混凝土面板收縮和膨脹不能自由滑動時，就使板內(nèi)的拉應力增加，此時基層的裂縫也極容易反射到混凝土面板上而形成斷板?；瑒訉釉O置形式一般有：（1）在基層上灑瀝青透層油；（2）設1厘米厚的砂子（或瀝青砂）滑動層；（3）用塑料薄膜設置滑動層。以上方法也可以組合使用。

　　9、嚴格控制開放交通的時間，加強養(yǎng)護。水泥混凝土路面澆筑完畢后必須達到設計強度后方可開放交通，并對其及時進行養(yǎng)護、灑水，清掃，確?；炷谅访鏉駶?、整潔，防止因缺水養(yǎng)護而產(chǎn)生干縮裂縫或斷板。

　　10、混凝土面板要在切縫處埋置接縫板，并在接縫板位置上再行切縫，這是預防混凝土早期斷板的有效措施。接縫板的高度是混凝土板厚的2／3，并應在基層頂面放置，這樣就在此處形成了最薄弱條件，當混凝土面板產(chǎn)生拉應力時，裂縫就在此處產(chǎn)生，從而避免了混凝土面板的早期斷板。

　　五、結(jié)束語

　　在設計施工前，應詳細準確地勘明當?shù)氐牡乩砦恢茫h(huán)境、地形、沿線工程地質(zhì)和水文條件，特別是交通量的組成和車輛的類別以及地方材料的供應情況，為設計提供準確的設計參數(shù)，并為施工單位選用正確的施工方案提供依據(jù)，以免造成不必要的經(jīng)濟浪費和施工工期的延誤。