摘要:針對(duì)道路混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析,提出預(yù)防的對(duì)策及措施。
關(guān)鍵詞:交通設(shè)施 道路 砼 裂縫 成因 措施
近年來,隨著基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展,道路建設(shè)在各地發(fā)展迅速,越來越多的高等級(jí)水泥砼路面建成通車投入使用。但由于道面砼是由多種材料組成的混合體,是一種脆性材料,在受到溫度、壓力、外力的作用下,都具有出現(xiàn)裂縫的可能性。道面砼裂縫所帶來的危害不容忽視,它除了影響美觀,也給使用壽命帶來影響。但如果采取一定的措施,很多裂縫是可以克服、控制的。
1 . 道面砼裂縫的種類
道面砼受自然環(huán)境及各種因素的影響,其裂縫成因復(fù)雜而繁多,主要原因分以下幾類:
1 . 1 收縮引起的混凝土早期塑性裂縫和干縮裂縫。
1 . 2 溫度引起的混凝土溫度應(yīng)力裂縫。
1 . 3 地基不均勻沉降引起的沉降裂縫。
1.4 外力荷載引起的裂縫。
2 . 各種裂縫的成因分析
2.1 收縮引起的混凝土早期塑性裂縫和干縮裂縫
早期收縮變形引起的裂縫在道面實(shí)際施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn),其中以塑性裂縫與干縮裂縫最為常見。成因如下:
2.1.1 塑性裂縫:一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面,形狀很不規(guī)則,而且長(zhǎng)短不一、互不連貫,類似干燥的泥漿面,大多數(shù)在砼澆筑初期出現(xiàn),發(fā)生在澆筑過程中,砼澆筑后4-5 個(gè)小時(shí)左右。此時(shí),水泥水化反應(yīng)激烈,分子鏈逐漸形成,拌合物內(nèi)部的水份一部分分泌出流失,一部分被水泥水化掉,另一部分被蒸發(fā)。如果此時(shí)氣溫很高,天氣干燥,風(fēng)速很大則極容易使砼表面游離水分蒸發(fā)過快,產(chǎn)生急劇的體積收縮,從而出現(xiàn)裂縫。另外,使用收縮率較大的水泥,水泥的用量過多、使用過量的粉砂等也是引起塑性裂縫的成因之一。這種裂縫一般在初凝前已發(fā)生,如果此時(shí)對(duì)其表面用鋼抹子進(jìn)行再次拍壓抹平,并立即進(jìn)行表面覆蓋養(yǎng)護(hù),即可消除該種裂縫的再發(fā)生。
2.1.2 干縮裂縫
干縮裂縫,主要是在砼結(jié)硬以后出現(xiàn),其特點(diǎn)為表面性裂縫,裂縫寬度較細(xì),也沒有明顯的規(guī)則。主要成因是砼結(jié)硬以后,隨著表層水分的逐步蒸發(fā),濕度逐步下降,砼的體積減小,從而出現(xiàn)干燥(縮水)收縮。另外,砼振搗過度,尤其是三軸攤鋪機(jī)振搗過度,使表面形成水泥含量較大的砂漿層,也會(huì)助長(zhǎng)此類裂縫的出現(xiàn)。
2.2 溫度引起的砼溫度應(yīng)力裂縫砼具有熱脹冷縮性質(zhì),在砼硬化過程中,當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí),道面砼將發(fā)生變形,若變形受到約束,則在結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。這種裂縫可以是局部裂縫,也可能出現(xiàn)貫穿性裂縫。主要原因:
2.2.1 道面砼受到太陽曝曬后,溫度明顯高于其他部位,溫度梯度呈非線性分布,由于受到自身約束的作用,導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大,從而出現(xiàn)裂縫。
2.2.2 驟然降溫,突遇寒流、遇冷空氣入侵等導(dǎo)致砼外表面溫度突然下降,但因內(nèi)部變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度,從而引起變形,因而出現(xiàn)驟然降溫引起的溫度應(yīng)力,最終導(dǎo)致裂縫。
2.2.3 砼水化熱,水泥硬化產(chǎn)生大量的水化熱,致使砼內(nèi)部溫度很高,內(nèi)外溫差很大,從而引起裂縫。
2.3 地基不均勻沉降引起的沉降裂縫
地基不均勻沉降而引起的沉降裂縫,往往在竣工一段時(shí)間后才出現(xiàn),對(duì)道面砼板塊的影響巨大,會(huì)使砼出現(xiàn)斷板,危害很大。原因多方面:
2.3.1 路基填筑使用了不適宜的材料,從而造成土基不能被壓實(shí)。
2.3.2 軟土地基處理不當(dāng),給路基的穩(wěn)定帶來隱患。
2.3.3 路基填方松鋪超厚,密實(shí)度達(dá)不到要求。
2.3.4 路基填筑的有效寬度不夠,
補(bǔ)填時(shí)未按要求挖臺(tái)階分層填筑壓實(shí),造成路基滑坡,層層沖刷。
2.3.5 填挖交界處未按要求挖臺(tái)階分層填筑壓實(shí)。
2.3.6 道面縮縫、脹縫、施工縫等防水排水措施不佳,造成地表水滲入地基,從而影響地基的穩(wěn)定。
2.4 外力荷載引起的裂縫外力荷載引起的道面裂縫很少見,一般是在道面砼結(jié)構(gòu)還未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),被施工機(jī)械、車輛或重物的碾壓、撞、砸等造成,屬施工保護(hù)不當(dāng)引起,較易防治。
3 . 各種裂縫的控制和預(yù)防
3.1 塑性裂縫和干縮裂縫控制預(yù)防
3.1.1 塑性裂縫的預(yù)防措施:
?、倥渲苹炷?xí)r,嚴(yán)格控制水灰化和水泥用量,選擇級(jí)配良好的石子,減小空隙率,同時(shí)還要搗固密實(shí),以減少收縮量,提高砼抗裂度。
②澆筑砼前,將基層和模板澆水濕透。
?、刍炷翝仓螅瑢?duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料復(fù)蓋,認(rèn)真養(yǎng)護(hù)。
④在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的氣候下施工時(shí),澆筑混凝土后應(yīng)及早進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù),使其保持濕潤(rùn),因道面
施工面積大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),宜澆搗完一段養(yǎng)護(hù)一段,此時(shí),要加強(qiáng)表面壓光工作,養(yǎng)護(hù)工作,當(dāng)發(fā)現(xiàn)表面有細(xì)微裂紋時(shí),應(yīng)及時(shí)抹壓一次,再覆蓋養(yǎng)護(hù)。
?、蓓硼B(yǎng)護(hù)可采用覆蓋麻袋、塑料薄膜等措施。
?、拊O(shè)置擋風(fēng)設(shè)施。
3.1.2 砼干縮裂縫的預(yù)防措施和塑性裂縫預(yù)防措施一致,可參考上述措施。
另外,要注意以下兩方面的工作。
?、夙诺乃嘤昧?、水灰比、砂率不能過大,應(yīng)嚴(yán)格控制砂石含量,避免使用過量的粉砂,砼應(yīng)振搗實(shí)密實(shí),并注意對(duì)板面抹壓,尤其是砼初凝后、終凝前的光面抹壓,以提高砼抗拉強(qiáng)度,減少收縮量。
?、诩訌?qiáng)砼的早期養(yǎng)護(hù),并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,養(yǎng)護(hù)宜采用麻袋、塑料薄膜等,并適當(dāng)灑水保持濕潤(rùn),避免發(fā)生過大的濕度變化。
3.2 溫度應(yīng)力裂縫的預(yù)防
3.2.1 及時(shí)鋸切縮縫,誘導(dǎo)溫差裂縫在接縫位置展開。
道面砼的橫縫切縫,一般是每隔5m 切一道,縫深8cm,它是大面積砼防止溫差效應(yīng)出現(xiàn)無規(guī)則裂縫的措施之一。如果能在砼溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生之前及時(shí)切縫,就能先于裂縫產(chǎn)生之前形成一個(gè)弱斷面,從而誘導(dǎo)裂縫在弱斷面處展開,避免在板面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。而切縫時(shí)間的掌握則是預(yù)防工作的關(guān)鍵,切縫過早會(huì)造成邊緣剝落,切縫過遲則裂縫會(huì)先于切縫出現(xiàn),造成板面的開裂。如何掌握切縫時(shí)間,本人認(rèn)為,可結(jié)合以下幾種方法,根據(jù)實(shí)際情況定。
?、俑鶕?jù)有關(guān)規(guī)范提供的砼最佳切割抗壓強(qiáng)度值切割,碎石砼最佳切割抗壓強(qiáng)度為6.0-12.0Mpa,礫石砼最佳切割抗壓時(shí)間為9.0-12.0Mpa。有條件的可每班做幾組試塊,根據(jù)不同的時(shí)間、不同的溫度進(jìn)行試壓,從而摸索出在不同的溫度下砼抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)的曲線圖來指導(dǎo)切縫。
?、诟鶕?jù)《道路施工工程師手冊(cè)》提供的參考切縫時(shí)間進(jìn)行,如下表:
?、垡允┕囟扰c施工后時(shí)間的乘積在250-350 度小時(shí)之間時(shí)切縫,根據(jù)溫度推算時(shí)間,指導(dǎo)切縫。用以上三種方法根據(jù)溫度的不同初步確定切縫時(shí)間后再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察和試切來最后確定,現(xiàn)場(chǎng)觀察就是用手指甲在砼表面劃痕,如不出現(xiàn)痕溝,只露灰白劃痕,且指甲有磨損,則可考慮試切,試切后看切口有無崩邊、邊緣剝落,如無異常則可進(jìn)行正式切縫。
切縫時(shí)要間隔分切,如:100m 長(zhǎng)砼,橫縫間距為5m,則應(yīng)先從中間切縫,把砼分為50m 一段,然后再從每段中間切一道使之分為每段25m 長(zhǎng)的兩小塊,最后才逐條切縫。如果遇氣溫突變,則要考慮相應(yīng)提前一點(diǎn)切縫。3.2.2 采取有效措施,降低道面砼中心與砼表面的溫差。
①盡量選用低熱和中熱水泥配置砼,盡可能在保證強(qiáng)度的條件下降低單位水泥用量,以減小水化熱。
②夏季施工,在砼中摻緩凝型減水劑,減緩水泥凝結(jié)時(shí)間,以利散熱,并減小水泥用量。
?、郾荛_正午烈日高溫高峰期,盡可能利用夜間作業(yè)。
④夏天對(duì)砼攪拌用的水管進(jìn)行掩埋覆蓋,防止日曬。采用簡(jiǎn)易的遮陽措施(如采用篷布等)覆蓋集料,避免集料在烈日下曝曬。施工前對(duì)骨料進(jìn)行噴水預(yù)冷卻,以降低攪拌和澆筑時(shí)的溫度。
⑤砼澆筑前基層模板要適當(dāng)灑水,砼在表面修整過程中,要避免烈日直射,以免使溫度上升太快及出現(xiàn)干燥,備一些防曬棚遮陽。
?、逎仓藕蠹皶r(shí)進(jìn)行表面覆蓋,并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),防止早期失水過快。
?、叨臼┕t相應(yīng)采取一些砼表面保溫措施,如麻袋覆蓋、用溫水養(yǎng)護(hù)等。盡可能減小裂縫出現(xiàn)。
3.3 地基沉降裂縫的預(yù)防
地基不均勻沉降作用引起的沉降裂縫,原因復(fù)雜,預(yù)防措施要針對(duì)主要原因,制定相應(yīng)的措施,主要是加強(qiáng)土方回填碾壓,軟土地基處理等措施。以及做好道面排水、封水措施(本篇因篇幅有限,不便做專題論述,因此本文不做深討)。但施工時(shí)應(yīng)著重做好以下幾點(diǎn):
3.3.1 清表要徹底。不適宜的材料應(yīng)全部清除且按規(guī)范要求搞好基底壓實(shí)。
3.3.2 軟基處理要慎重。并采用合理的施工方案和施工工藝。
3.3.3 路基填筑過程中,要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好填料,控制松鋪厚度和粒徑,控制壓實(shí)含水量與最佳含水量之差在規(guī)定的范圍內(nèi),每層填筑要用平地機(jī)等機(jī)械整平后壓實(shí),形成橫向路拱,做好臨時(shí)排水措施等。
3.3.4 臺(tái)背回填施工,要求選用監(jiān)理工程師或圖紙要求的回填料,保證每層填筑厚度及壓實(shí)度,回填時(shí)在臺(tái)背可考慮做排水管和土工格柵。排水管間距不得大于2 m ,土工格柵層間距最好為50-80cm。
3.3.5 路面施工時(shí),認(rèn)真搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,防止路面水滲入路基。
3.4 外力荷載引起的裂縫預(yù)防措施
加強(qiáng)產(chǎn)品保護(hù),在砼道面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40% 時(shí)方可允許行人通行,養(yǎng)護(hù)期以砼抗折抽樣強(qiáng)度達(dá)到3.5Mpa 為止,通常不少于14 天。養(yǎng)護(hù)期間除試驗(yàn)用設(shè)備及鋸縫設(shè)備外,其他運(yùn)輸車輛和施工設(shè)備不允許在路面上行駛,養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后,可開放交通,但車輛荷載不得大于設(shè)計(jì)荷載,以防道面被損及出現(xiàn)裂縫。
4.結(jié)語
道面砼的裂縫成因很多,預(yù)防措施也有多種,本篇不能一一列舉,但本人認(rèn)為,只要認(rèn)真按有關(guān)道面砼施工規(guī)范施工,在材料管理、施工工藝管理方面加強(qiáng)質(zhì)量管理,有針對(duì)性地對(duì)天氣、氣溫等自然因素等采取必要的相應(yīng)對(duì)策和預(yù)防措施,就能最大限度地把道面砼的裂縫控制到最低限度。