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水泥混凝土路面裂缝成因与防控

更新时间:2020-08-22 17:20:57点击次数:107次

1工程案例概述
本文笔者主要以我国某县级公路部分路段二级水泥砼路面改建工程为例,对水泥混凝土路面裂缝问题成因以及防控措施进行分析。该工程项目的具体情况如下:路面底基层采用10%白灰土,宽度为9.7m,厚度为16cm;基层采用5%的水泥稳定砂砾,宽度为9.4m,厚度为15cm;面层水泥砼路面的宽度为8m,厚度为21cm。原路面两侧均采用10%白灰土进行加宽,宽度为1.9m,厚度为31cm。砼路面设计的标准抗拉弯强度为4.5mpa,板面划分为4.5×5m两幅进行。
本工程项目于去年五月份开工建设,大约九月中旬完工。工程竣工后通过自检发现,局部路段的路面存在多种形式的裂缝问题,相关人员通过取芯调查的方式对这些裂缝进行检测,发现存在表层裂缝和贯穿裂缝,而且其成因各不相同,下文是具体的分析。
2水泥混凝土路面裂缝成因分析
2.1、表层裂缝成因
对于水泥混凝土路面来说,表层裂缝一般表现为龟裂,也就是在路面表层呈现出六角形花纹状的裂缝,且裂缝的深度比较浅。这种裂缝出现的原因主要可分为外因和内因,外因指的是施工方面的原因,内因指的是工程设计与材料方面的原因。
从施工方面的原因来看,水泥混凝土路面之所以会出现裂缝,主要原因在于浇筑完工之后未第一时间完成覆盖工作。混凝土浇筑之后,若不及时进行覆盖,其表面的游离水分将很快蒸发殆尽,尤其是在夏季高温或者风力比较强劲的天气下,当水分快速蒸发之后,混凝土体积将产生剧烈收缩,而这时的混凝土结构强度本身就比较低,完全无法抵御这一收缩过程所产生的应力,最终致使混凝土发生裂缝现象。
从工程设计方面的原因来看,混凝土配合比设计不合理是造成路面表层裂缝的一大常见原因。当水泥使用量偏大或者外加剂掺加量过多的时候,混凝土由于受到重力的作用,会产生离析现象,进而导致表层裂缝的出现。根据我国现行相关标准,要求混凝土路面的砂含泥量应当在3%以内,碎石含泥量应当小于1%,一旦含量超过规定标准,混凝土强度就会大幅下降,伴随硬化过程中水分的不断蒸发,板面背部将出现龟裂。
从材料本身方面的原因来看,水泥的特性是导致路面表层裂缝的主要原因,由于水泥本身的稳定性偏低,当混凝土凝结硬化之后,其体积将会产生不均匀变化,最终引发裂缝问题。此外,由于受到水泥水化反应的影响,混凝土内部将产生一定的热量,若这些热量无法及时散发出去,混凝土内部的温度将逐渐增高,当温度上升至50摄氏度时,混凝土表层温度只有20~30摄氏度,这样就会使混凝土内外部出现较大的温差,进而产生一定的拉应力,最终致使混凝土表层出现开裂现象。
2.2、贯穿裂缝成因
(1)横向贯穿裂缝成因
横向贯穿裂缝指的是垂直于道路纵向方向的贯穿整个板面厚度的一类裂缝。这类裂缝出现的原因有两个方面,一方面是由于混凝土本身的性质,混凝土虽然抗压强度较高,但抗拉强度却比较低,当混凝土出现温度变形或干缩变形时,将会产生较大的拉应力,一旦拉应力超出混凝土的最高抗拉强度,就会导致横向贯穿裂缝。另一方面是由于施工过程中的相关因素,例如,在施工过程中没有合理控制好周边环境温度与湿度的变化,致使混凝土出现剧烈的体积收缩或者膨胀,进而在混凝土内部产生内应力,这就可能导致裂缝出现的几率大幅上升。另外,在摊铺混凝土的时候所用时间偏长,导致混凝土终凝时间各不相同,变形情况也存在一定的差异性,这也会造成混凝土板出现断裂情况。
(2)纵向贯穿裂缝成因
纵向贯穿裂缝指的是发生在道路纵轴线平行方向上的贯穿整个面板厚度的裂缝。这类裂缝通常出现在道路路面施工结束之后,由于受到地基沉降不均匀的影响,路面会产生不均匀裂缝,最终导致断板现象。例如,施工人员没有对新路和旧路的接触位置进行科学处理,使土基沉陷情况不一致,造成混凝土板发生断裂情况。此外,开放交通时间偏早,在混凝土强度还没有达到设计标准的时候就放行车辆,使路面板脱空,最终产生纵向贯穿裂缝。
3水泥混凝土路面裂缝的防控措施
3.1科学设计,控制交通流量
设计人员在进行水泥混凝土路面工程施工设计的时候,应当结合远景交通流量,确保在施工工艺技术和施工设备满足要求的条件下,适当增大板面的设计厚度,与此同时,还应当加强对交通流量的控制,避免超载现象的出现,并对同一时段的交通流量进行合理分配,以免路面出现过度疲劳的情况,从而保证路面工程的使用寿命。
3.2合理选择原材料
原材料将对水泥混凝土路面工程的施工建设质量产生直接影响,若原材料质量不达标,必定会使路面裂缝的发生几率显著增大。因此,必须对原材料进行合理选择。严格按照设计标准进行原材料的采购,禁止使用价格低廉的劣质材料。同时,还要注重对材料配合比的设计,各原材料成分都必须进行准确计量,且一旦确定了最佳配合比,必须严格执行,不能随意更改,这样才能保证混凝土质量的稳定性。
3.3加强对施工过程的监督和管理
水泥混凝土路面工程在施工过程中面临着诸多不确定因素,这些不确定因素往往是导致路面裂缝产生的根源,因此,必须进一步加大对施工过程的监管力度。具体来说,应做到以下几点:第一,应采用强制型拌和机,并对拌和时间进行合理把控,一般来说,应不低于90秒/盘,且必须达到标准的塌落度。第二,应对混凝土浇筑顺序进行科学安排,做好振捣环节的工作,振捣棒应快速进入、缓慢拔出,确保板体达到一定的均匀度和密实度,避免出现漏振现象。第三,应确保混凝土浇筑过程保持一定的连续性,若浇筑过程中不得不中断,则必须尽量浇筑到缩缝或者胀缝部位,且最好做成施工缝的结构形式。第四,如果选择在冬季低温时期施工,则应当添加适当的外加剂,例如防冻剂、早强剂等,从而促进混凝土尽快达到规定的强度,并避免因受冻而影响到混凝土的质量。
4结语
总之,水泥混凝土路面的施工本身具有一定的专业性和复杂性,一旦在某一方面出现疏忽,就可能导致路面出现裂缝问题,包括表层裂缝和贯穿裂缝。为了预防和控制水泥混凝土路面裂缝问题的出现,就必须合理选择原材料,控制好交通流量,并加强对施工各环节的监督和管理。