吳雪峰

1 混凝土路面破壞的原因

混凝土路面破壞的主要原因是由于混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力(如約束應(yīng)力)大于混凝土的抗拉強(qiáng)度而造成的。主要原因有以下幾種：混凝土的初期收縮應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度而引起的橫向裂縫;混凝土板尺寸過大產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度引起的橫向裂縫;地基不均勻沉降造成混凝土板受力不均勻產(chǎn)生的剪切應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度引起的橫向、縱向或角隅斷裂?；炷僚c基層的摩擦力過大使混凝土收縮受到約束產(chǎn)生約束變形,增大了收縮應(yīng)力導(dǎo)致混凝土板斷裂。在施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)對混凝土板破壞的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 原材料影響

1)水泥影響,水泥影響主要是安定性和水化熱。安定性差是水泥中游離氧化鈣過量,導(dǎo)致水化慢,硬化后繼續(xù)起水化作用,破壞已硬化的水泥膠結(jié)物致使混凝土抗拉強(qiáng)度下降;水泥水化熱高、收縮大、容易增大溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力導(dǎo)致斷裂。

2)集料含泥量與有機(jī)質(zhì)含量過大引起混凝土路面早期斷裂。

1.2 基層影響

1)基層不平整使界面摩擦力增大,導(dǎo)致斷裂;在薄弱斷面易開裂;在過薄或過厚交界處,混凝土形成不均勻收縮易開裂。2)基層干燥從而吸收混凝土中水分,使混凝土底部失水,降低強(qiáng)度導(dǎo)致開裂。3)用松散材料處理基層標(biāo)高或不平整,使混凝土下部水分損失,強(qiáng)度降低導(dǎo)致開裂。

1.3 混凝土配合比影響

1)單位水泥用量偏大,使水化熱和收縮增加;水泥用量低,強(qiáng)度不足,都易導(dǎo)致混凝土路面早期斷裂。2)水灰比影響。水泥水化的最低限為0.26～0.29,施工時(shí)可根據(jù)和易性的需要增加,但一般要求不大于0.45,水灰比過大將增加水泥混凝土初期骨料表面的水膜厚度,降低強(qiáng)度,導(dǎo)致混凝土路面斷裂。

1.4 施工工藝的影響

1)路基填筑使用了不適宜的材料。2)軟基處理不當(dāng)。3)路基土石方填筑方面的問題。4)路面基層施工質(zhì)量不合要求。5)由于攪拌時(shí)間過短或過長、原材料計(jì)量不準(zhǔn)確導(dǎo)致配合比改變,混凝土拌合料停留時(shí)間過長而導(dǎo)致拌合料離析,以及振搗不密實(shí)形成強(qiáng)度不足或不均勻,易導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度開裂等。6)拌合料溫度過高,加上水泥的水化熱造成混凝土硬化過程中溫度收縮應(yīng)力增大導(dǎo)致開裂。7)切縫不及時(shí)或切縫深度不夠是施工工藝不當(dāng)造成開裂的主要原因。8)由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)造成開裂。

2 預(yù)防措施

2.1 原材料控制

1)水泥與集料必須符合規(guī)范要求,盡可能采用早期強(qiáng)度高、水化熱低的水泥。2)盡量降低集料的含泥量。

2.2 路面基層不平整控制

嚴(yán)格控制基層頂面平整度以確保混凝土路面厚度均勻性和減少與基層界面的摩擦力,嚴(yán)禁采用松散材料處理基層標(biāo)高或不平整表面;路面基層驗(yàn)收后應(yīng)立即組織面板施工,避免基層混凝土混合料中的水分損失,在攤鋪混合料前,必須在基層頂面進(jìn)行灑水濕潤。

2.3 配合比控制

1)在保證強(qiáng)度前提下嚴(yán)格控制水泥用量,根據(jù)交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院試驗(yàn)研究表明,水泥混凝土路面水泥最佳用量為280 kg/m3～320 kg/m3,國際施工規(guī)范規(guī)定,單位水泥用量不應(yīng)低于300 kg/m3。2)嚴(yán)格控制水灰比,可摻適量減水劑。摻入減水劑可以降低砂率和水灰比,既節(jié)約水泥又減少混凝土收縮,可減少因溫差產(chǎn)生的開裂,在高溫季節(jié)施工采用緩凝減水劑,可以延長混凝土初、終凝時(shí)間,同時(shí)提高早期強(qiáng)度和28 d強(qiáng)度。

2.4 施工工藝控制

1)路基施工方面。路基的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的,由于路面板遭到破壞后,要對路基有質(zhì)量問題的地段返工是不可能的,且水泥混凝土板難修補(bǔ)。故在路基施工時(shí)應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：a.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)。b.軟基處理要慎重。采用合理的施工方案和施工工藝。c.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)排水使路基干燥等。d.臺背回填施工,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 cm～80 cm。

2)路面施工方面。a.路面基層施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好合格材料,保證路面基層設(shè)計(jì)厚度及頂面標(biāo)高,保證壓實(shí)度,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。b.路面施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好材料及材料的級配,保證混凝土質(zhì)量并充分地密實(shí),搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,防止路表水滲入路基。

3)認(rèn)真檢查配料,采用自動(dòng)計(jì)量裝置。拌和前要測定集料的含水量,隨時(shí)調(diào)整用水量,減少拌合物離析,并嚴(yán)格控制拌合時(shí)間。

4)嚴(yán)格控制運(yùn)輸、攤平和振搗整平。盡量減少運(yùn)輸距離,控制出機(jī)速度,減少混合料等待時(shí)間,要控制入模前的坍落度和和易性,對離析的混合料要二次拌和。攤鋪前要嚴(yán)格控制運(yùn)輸車輛的出料高度在1.5 m以內(nèi),隨倒隨鋪以免混合料產(chǎn)生離析。應(yīng)盡可能采用攤鋪機(jī),人工攤鋪時(shí),應(yīng)用小型機(jī)具配套設(shè)備進(jìn)行振搗。振搗時(shí)邊角處應(yīng)輔助插振。為杜絕側(cè)面蜂窩,除振搗到位密實(shí)外,還要采用高標(biāo)號砂漿封底,防止側(cè)模底部漏漿。

此外,根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),在振動(dòng)梁或提漿機(jī)滾動(dòng)抹平工序后,采用寬12 cm長度超過混凝土板寬的槽鋼,先縱向來回抹平,轉(zhuǎn)90°順著面板橫坡方向再滾抹,可以大大提高混凝土路面的平整度。

5)及時(shí)切縫。切縫是目前混凝土路面橫縫的主要施工方法。切縫關(guān)鍵是要掌握好適宜時(shí)機(jī),過早易發(fā)生啃邊,殘缺不齊;過晚會出現(xiàn)不規(guī)則斷裂。切縫時(shí)間根據(jù)混凝土試塊強(qiáng)度增長情況而定,從理論上講在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%前后即可切割,但由于現(xiàn)場氣溫和水泥品種對混凝土強(qiáng)度和縮裂會產(chǎn)生很大影響,因此必要時(shí)可采取長距離(一般3塊～4塊板)提前切縫,以避免混凝土板的不規(guī)則斷裂。

6)特別需要強(qiáng)調(diào)的是混凝土路面的早期養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)不及時(shí),極易產(chǎn)生開裂,并且對混凝土強(qiáng)度影響很大,早期強(qiáng)度損失大,后期難以補(bǔ)救。

3 結(jié)語

公路建設(shè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè),是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志之一,從近幾年全國建成通車的高速公路來看,“質(zhì)量”這個(gè)概念已被人們所接受,并逐步認(rèn)識到了它的重要性。一條高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)公路的修建,不僅離不開一支具有高素質(zhì)的施工隊(duì)伍,同樣必須有一支高水平、責(zé)任心強(qiáng)的監(jiān)理隊(duì)伍和具有科學(xué)頭腦的管理隊(duì)伍。

[1] 傅 智,李 紅.黑與白[J].中國公路,2005(7)：67.

[2] JTG F80/1-2004,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 胡拴科,齊 勇,朱建軍.水泥混凝土路面早期裂縫的防治[J].山西建筑,2008,34(7)：276-277.

[5] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].