水泥混凝土路面早期裂缝产生的原因及维修方法论文
摘要:本文主要介绍了水泥混凝土路面产生早期裂缝的主要原因,并对各种原因进行了具体分析,提出在施工中应采取预防措施尽量避免产生裂缝,而且要重视运营期裂缝的维修,并针对不同破坏程度的裂缝提出了三种形式的维修方法。
关键词:水泥混凝土路面;早期裂缝 原因;维修方法
一、水泥混凝土路面产生早期裂缝的主要原因
1.1 路面厚度设计
路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次。通过交通量、交通组成调查和轴重测试,车辆的实际轴载远大于设计轴载。由此得知,设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。现阶段新建路面早期开裂破坏情况较多的症结之一是公路在短期内(如1～2年)已达到设计年限内的累计当量轴次。
1.2 基层的影响
混凝土路面的基层必须具有足够的刚度和稳定性,且需整体性强,基层的好坏关系面层的强度和稳定性。地基强度不均匀,路基填料混杂或压实不好,产生不均匀沉降,基层平整度差,导致混凝土面层厚度不匀,离散性大,在行车荷载及温度翘曲应力作用下,使路面应力集中。当应力超过极限强度时,就会在路面薄弱处产生裂缝。
1.3 横向缩缝的影响
设置横向缩缝是为了减小收缩应力和翘曲应力,缩缝主要采用假缝的形式,一般用锯缝机进行切割。切缝的作用是使内应力在切缝处产生应力集中,从而使裂缝在切缝处产生。切缝施工是混凝土施工中的一个重要环节,如果对其切割时间、切割深度、接缝料不加强控制,极易产生裂缝。
1.4 拉杆和传力杆的影响
胀缝传力杆的质量控制主要有两点:一是传力杆的一端应涂沥青,且加管套,以保证其伸缩距离;二是传力杆必须与路面平行,以保证其伸缩方向。前者处理不好,缝端混凝土将被挤裂;传力杆与路面不平行,混凝土板伸缩时传力杆对混凝土板产生压力,引起混凝土板拉裂。
1.5 施工温度的`影响
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
1.6 材料原因
⑴粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。
⑵骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。
⑶混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。
⑷水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
⑸水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大;混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
1.7 其他原因
由于原材料不均匀,水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位;过早开放交通也是早期裂缝产生的重要原因。
以上几种产生早期裂缝的主要原因需要我们在工程施工中给予足够的重视,根据以上原因结合工程施工,我们需要在工程设计、施工方案、施工质量以及养护上采取适当的针对措施进行预防,尽量减少或延缓裂缝的产生,因此预防为主的方法要比事后补救效果要好得多。
二、水泥混凝土路面裂缝维修方法
水泥混凝土路面施工由于受诸多因素的影响,如果设计与施工中控制不当,势必造成早期裂缝的产生。如果对早期裂缝不加以重视,经过雨雪对路面的侵害,降低了路面抗折强度和抗压强度,在车辆荷载的冲击下会造成路面严重破坏,因此早期裂缝维修对于道路的使用功能及使用年限起着关键的作用,以下着重介绍三种不同破坏程度裂缝的维修方法。
2.1 轻微裂缝
对宽度小于3mm的轻微裂缝,可采用扩缝灌浆。
①顺着裂缝扩宽成1.5～2.0cm的沟槽,槽深可根据裂缝深度确定。
②清除混户凝土碎屑,吹净灰土后,填入粒径0.3～0.6cm的清洁石屑。
③准备灌缝材料。
④将灌缝料灌入扩缝。
⑤灌缝料固化后,达到通车强度,即可开放交通。
2.2 中等裂缝
对于贯穿全厚的大于3mm小于15mm的中等裂缝,可采取条带罩面进行补缝。
①在距离裂缝两侧不小于15cm处切缝,且应平行于缩缝。
②凿出两横缝内混凝土,深度以7cm为宜。
③每间隔50cm打一对耙钉孔,并在二耙钉孔之间打一对与耙钉孔直径相一致的耙钉槽。
④耙钉宜采用16螺纹钢筋,长度不小于20cm,弯钩长度为7cm,使用前先除锈。
⑤将耙钉孔填满砂浆,然后将耙钉插入孔内安装。
⑥切割的缝内壁应凿毛,并清除松动的混凝土碎块其表面尘土及裸石。
⑦浇筑混凝土应及时振捣密实、抹平,并喷洒养护剂。
⑧修补板块两侧应加深缩缝,并灌注填缝料。
2.3 严重裂缝
对宽度大于15mm的严重裂缝可采用全深度补块,全深度补块有集料嵌锁法、刨挖法、设置传杆法,下面着重介绍集料嵌锁法。
①在修补的混凝土路面上,平行于缩缝划线,沿划线位置进行全深度切割,在保留板边部,沿内侧4cm位置锯5cm深的缝。
②破碎、清除旧混凝土过程中不得损害基层相邻面板。
③全深锯口和半深锯口之间的4cm宽条混凝土垂直面营造成毛面。
④处理基层时,基层强度应符合规范要求,不满足时应予以处理。
⑤混凝土的配合比应根据设计要求进行配比设计,混凝土24h抗弯拉强度不低于3MPa.
⑥混凝土摊铺应再拌和后30～40min内卸到补块区内,并振捣密实,浇筑的混凝土面层应与相邻路面的横断面吻合。
⑦补块的养生宜采用养护剂,其用量根据养护材料性能确定。
⑧作接缝时,将板中间的各缩缝锯切切到1/4板厚处,将接缝材料填入缩缝内。
⑨混凝土须达到通车强度后才可开放交通。
综上所述,水泥混凝土路面在设计与施工过程中,如果处置不当,容易产生早期裂缝。对于水泥混凝土路面早期裂缝要重视起来,及时进行维修,以避免产生较大的损坏,影响道路的使用功能和使用年限。
参考文献
①《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30-2003
②道路施工工程师手册∕杨文渊,钱绍武编.—2版北京:人民交通出版社,2002ISBN-114-04506-9
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