摘要:本文主要针对水泥砼路面施工裂缝的存在特征,对其产生原因进行深入剖析,并针对由不同原因引起施工裂缝提出了相应的技术防治措施,以便为业内同行日后在从事类似工程的施工管理时能起到一定的参考作用。
关键词:水泥路面;施工裂缝;产生原因;防治措施
在水泥砼路面施工中,如果在施工组织方面组织不力或是安排不当,一不小心便会发现施工裂缝这个身影的存在。从理论上分析,施工裂缝的产生已经在预示着施工中某一管理环节的缺失,而施工管理的缺失,将会引起水泥砼路面的提前破坏,缩短其设计的使用寿命,给工程造成一定程度的经济损失。对此,裂缝问题我们不得不重视。为了能有效地防范施工裂缝的出现,最大程度上减少施工裂缝的发生,首先,我们必须对其产生的根本原因进行剖析,从而才能制订出有针对性的技术防治措施。下面,就让我们先来了解一下引起水泥砼路面出现施工裂缝的原因主要有哪些方面。
1 施工裂缝形成原因
1.1 施工裂缝形成内因
水泥混凝土堆聚结构的分层现象。水泥混凝土在浇捣过程中,都会发生不同程度的分层现象,由于混凝土形成堆聚结构的过程中具有分层性,这种分层性使混凝土从表层到内层其强度越来越强,表层的抗拉能力最弱,这便是混凝土产生裂缝的主要原因。
水泥的水化反应。在拌和、振捣、凝结、硬化的过程中,水泥与水自始至终存在着水化反应,试验表明在水化反应过程中混凝土有2 次升温与降温过程,混凝土的体积也有2 次胀、缩形变。如果混凝土体不受任何约束,这种胀缩变形就可以自由进行。然而,事实上混凝土体在胀缩变形中,要受到其内部集料及外部边界的约束,这就使混凝土自由胀缩变形受阻,其内部必然要产生相应的拉压应力,且具有反复性。加之混凝土的导热性能差,使表面与内部的胀缩变形也不能同步进行,这样相互制约的约束也会产生拉压内应力。
水泥混凝土的干缩作用。水在水泥混凝土中,大约只有水泥重量的15 %~20 %。水是水化反应所必须的,其余大部分蒸发掉,使混凝土产生干缩变形。而其收缩量是不容低估的,根据有关资料介绍,由水泥混凝土中的水泥浆形成水泥石,在水泥石中只要产生3 %的体积变形,就足以使水泥石和集料界面上产生的拉应力达13 MPa。在混凝土凝结硬化期间,其内部的抗拉强度很小,由于冷缩和干缩产生的拉应力远远大于此时的抗拉强度,因而导致了混凝土内部及表面产生裂缝。
1.2 施工裂缝形成外因
温度的变化。由于热胀冷缩的作用,气温较高的白天和上半夜浇筑的混凝土,在次日早晨气温最低时,必将产生体积收缩,即温度变形。或由于温度的急剧变化,如因大风、大雨造成的气温剧变,使混凝土急剧冷缩或干缩,加快了应力集中及混凝土早期裂缝的形成速度,也就是说,是混凝土强度的增长不足以抵抗因温度变化产生的温度应力,而形成早期裂缝。
夏季在阳光的暴晒和干热风影响下,砂、石料的温度可高达60~70℃,拌制出来的混凝土的温度可达40℃左右。温度高,水泥水化反应加快,混凝土凝结硬化快,和易性降低,易造成蜂窝、麻面,密实度降低,水分蒸发快,表面易干燥,养生不充分,造成强度降低,增加了出现干缩裂缝的可能性。
切缝工艺的影响。从理论上讲,只要在水泥混凝土块硬化收缩之前进行切缝工艺,就可以克服早期裂缝的产生。但切缝工艺要求混凝土达到一定强度(约5~10MPa)方可进行,否则缝口将是不规则毛边,在这段时间内,由于化学收缩、干湿变形与温度变形的变形量最显著,而混凝土的强度低,容易产生早期裂缝。以前混凝土路面都是短胀缝距,先造成了有效的薄弱断面,使收缩裂缝只能在缩缝处发生。现在普遍采用的长胀缝和切缝施工工艺,给施工操作带来了较大的便利,加快了施工进度(一天最长可浇筑350m) ,但较容易产生裂缝。
传力杆安装不当。在某路段的一次施工中,有一种断裂发生在切缝的15m范围内,经调查分析,是传力杆放斜或自由端失效,致使混凝土板收缩受限制,产生路面断裂。
混凝土配合比不均或拌和时间不足。施工中如果不能严格控制配合比,特别水灰比,也是酿成早期裂缝出现的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影响混凝土的强度,也与干缩裂缝有关。水多,混凝土的干缩性就大;水泥量多,则塑性变形就大。骨料含泥量大,骨料表面形成泥浆薄膜的颗粒就多,骨料与水泥间的胶结力就会降低,混凝土内部的薄弱部位就增多。配料不准或搅拌时间不足,生产出的混凝土强度变化就不均匀,强度弱区应力就容易集中,促使混凝土产生早期裂缝。
2 技术防治措施
选择适宜的养护方法尽早开始养护。尽早开始养护并保持混凝土表面湿润,可以防止蒸发,减少收缩,保障混凝土表面水化顺利进行。对采用各种养护的新浇混凝土,争取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即开始养生,但养生时一般不能污染或损伤混凝土已成型表面,因此必须选择适宜的养护方法及最佳的养护开始时间。用湿养生法养护时,湿草袋或湿麻袋不能漏盖,每天视气温情况均匀洒水,养护期不少于14 d。在非雨季应尽量采用喷塑养护工艺,该工艺在冬季可起一定的保温作用,夏季可大大防止水分的过快蒸发。在夏季施工时,应进行适当的湿水降温或在薄膜上涂一层石灰浆,以免在混凝土板中产生温度梯度而开裂减少温差效应,降低混凝土温度
夏季高温季节施工时,要将暴晒于烈日下的砂石料洒水润湿,并尽量避开烈日高温施工,以防止早期裂缝的产生。冬季施工要备好挡风、保暖棚,并采取相应的冬季施工措施。
降低混凝土温度可以有效减少混凝土表面水分蒸发而造成的塑性收缩,防止热裂缝的产生,同时可以降低硬化混凝土的温度,减少混凝土由于温度收缩而产生收缩裂缝的可能性。降温可采用以下办法: 用搭棚遮盖等措施使新浇混凝土免受阳光直接照射,降低混凝土表面的环境温度; 对混凝土的各种组成材料进行降温,控制混凝土新拌合物的温度在32 ℃以下。夜间和早晨气温较低,基础或模板的温度也较低,因此,可以有效降低混凝土温度和混凝土表面水分蒸发率。
优化混凝土配合比设计。通过优化混凝土配合比设计,选用级配良好的大粒径集料,减少水泥用量,减小水灰比或掺加能减小收缩、防止开裂的材料或外加剂等,可以有效地减少水泥混凝土塑性收缩和干缩,提高混凝土的抗裂性能。
采用正确的切缝工艺
掌握切缝的合理时间。切缝的目的在于把混凝土内部的应力适时地释放,而切缝又要求混凝土必须具备一定的强度。一般以混凝土抗压强度达5~10MPa 时为适宜的切缝时间。另外,也可根据经验现场确定,即用指甲在混凝土路面上划痕,若不出现痕沟,只出现灰白色划痕时,则可切缝。
控制切缝的长度和深度。切缝深度一般为板厚的1P3~1P4为宜(或按设计)。切缝从一端走向另一端,如果端头为填挡混凝土还没有施工,可以留1cm左右不切通,以免填挡混凝土施工时水泥浆漏入缝内,待填挡混凝土切缝时一起切通。
掌握合理的拆模时间。纵缝施工时,对已浇混凝土板的缝壁要均匀地涂刷二道60#沥青,以减小侧面的摩阻力,并把先浇与后浇的混凝土板隔开,防止断裂传递。在模板接头处,从模板内侧用油毛毡或水泥袋纸堵缝,防止浇筑完的板块侧面暴露,同时,达到拆模强度时及时拆模,消除模板造成的板块侧面受力不均。
严格规范施工,确保工序质量。一方面,在安装传力杆装置时,一定要保证自由端绝对自由,并垂直截面,以确保其使用功效。另一方面,在振捣过程中,采用3 次振捣法。即插入式振捣、平板震动、振动梁或整平机振动。最后在混凝土表面使用真空吸水或收水抹面,进一步排除混凝土中多余的水分,增加混凝土的密实度和提高混凝土的早期强度,同时使混凝土在初凝中产生的细微裂缝重新愈合。
结束语:
综上所述,水泥砼路面施工裂缝的产生,其内因与外因方面的因素都相当复杂,但是,本人相信,只要我们能够了解和查清致使施工裂缝的产生原因,并积极采取“预防为主”的技术措施,就能够有效地减少各种裂缝问题的产生,从而才能确保水泥砼路面质量,减少裂缝所造成的损失。
参考文献
[1]公路水泥混凝土路面设计规范[S].JTG D40,2002. [2]公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].JTG D30-2003.