黃 勇 肖 寒

(中交一公局西南工程有限公司，四川 成都 610000)

水泥混凝土路面早期病害的預(yù)防對(duì)西藏地區(qū)道路建設(shè)工作具有較大的影響，又具有較大的意義。通過(guò)試驗(yàn)分析等技術(shù)手段，解決病害的早期發(fā)生，既能降低養(yǎng)護(hù)成本，同時(shí)也能夠作為今后西藏地區(qū)施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，避免影響工程實(shí)體質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化水泥混凝土配合比，加強(qiáng)控制原材料質(zhì)量，完善施工方案等措施，進(jìn)而達(dá)到降低水泥混凝土路面病害的早期發(fā)生。確保交工驗(yàn)收前無(wú)裂縫產(chǎn)生，缺陷責(zé)任期內(nèi)路面裂縫、斷板、接縫產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象不得超過(guò)受檢面積0.04%的目的。

通過(guò)“高寒地區(qū)水泥混凝土路面防開(kāi)裂原因及預(yù)防措施”項(xiàng)目研究，理論結(jié)合實(shí)踐，建立一套完整高原環(huán)境施工水泥混凝土路面的施工技術(shù)，積累設(shè)計(jì)修正和施工的經(jīng)驗(yàn)，為西藏地區(qū)類(lèi)似水泥混凝土路面工程提供技術(shù)參考和支持。

通過(guò)“高寒地區(qū)水泥混凝土路面防開(kāi)裂原因及預(yù)防措施”項(xiàng)目研究，提供完整的、具有指導(dǎo)性意義的施工工藝，達(dá)到提高水泥混凝土路面有效使用壽命的目標(biāo)，避免質(zhì)保期內(nèi)的路面維護(hù)。

內(nèi)容一：不同水膠比對(duì)水泥混凝土路面裂縫的影響

在滿足設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度下，通過(guò)使用不同水膠比的混凝土進(jìn)行路面施工，在同一齡期進(jìn)行對(duì)比觀察水泥混凝土路面產(chǎn)生的裂縫情況。

內(nèi)容二：骨料級(jí)配對(duì)水泥混凝土路面的影響

通過(guò)改良骨料級(jí)配，研究骨料級(jí)配對(duì)水泥混凝土路面開(kāi)裂的影響，目前骨料常用摻配方式為二級(jí)摻配和三級(jí)摻配，通過(guò)使用不同摻配方式的混凝土，在同樣的施工環(huán)境下進(jìn)行路面施工，在同一齡期對(duì)比路面開(kāi)裂情況。

內(nèi)容三：地材質(zhì)量對(duì)于水泥混凝土路面開(kāi)裂的影響

西藏地區(qū)氣候惡劣，生態(tài)環(huán)境較脆弱，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)極為重視，施工所用地材為線路周邊就地取材，地材選用的局限性較大，通過(guò)使用不同地材，對(duì)比分析路面開(kāi)裂情況。

內(nèi)容四：開(kāi)放交通的時(shí)間對(duì)于水泥混凝土路面開(kāi)裂的影響

西藏地區(qū)為少數(shù)民族居住區(qū)，民族團(tuán)結(jié)和社會(huì)穩(wěn)定是國(guó)家政策的重中之重，所以當(dāng)?shù)卣笫┕さ缆繁仨毐Ｍǎ员Ｕ喜刈逋麄兊恼Ｍㄐ?。在路面不同齡期的情況下開(kāi)放交通，在相同交通荷載作用下，對(duì)比水泥混凝土路面的開(kāi)裂情況。

內(nèi)容五：橫向縮縫不同切縫時(shí)期對(duì)水泥混凝土路面裂縫的影響

通過(guò)對(duì)同一天施工的水泥混凝土路面分別按2d齡期、4d齡期進(jìn)行橫向縮縫施工，來(lái)觀察路面產(chǎn)生的裂縫情況進(jìn)行對(duì)比。

1 不同水膠比對(duì)水泥混凝土路面裂縫的影響

1.1 原材料選定

水泥：P.O42.5高爭(zhēng)水泥；

集料：采用5mm～10mm、10mm～16mm、16mm～31.5mm的不同粒級(jí)的粗集料；

細(xì)集料采用Ⅱ區(qū)中砂；

外加劑：HY-A1聚羧酸高性能減水劑；

水：井水。

1.2 不同水膠比對(duì)應(yīng)的混凝土配合比

(1)：水膠比：0.40，水泥：412(kg)，細(xì)集料：580(kg)，粗集料：1232(kg)，水：165(kg)，外加劑：4.12(kg)；

(2)：水膠比：0.42，水泥：392(kg)，細(xì)集料：595(kg)，粗集料：1265(kg)，水：165(kg)，外加劑：3.92(kg)；

(3)：水膠比：0.44，水泥：375(kg)，細(xì)集料：607(kg)，粗集料：1291(kg)，水：165(kg)，外加劑：3.75(kg)。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

連續(xù)3d分別采用序號(hào)(1)，(2)，(3)所對(duì)應(yīng)的混凝土配合比進(jìn)行混凝土路面施工，在施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記出相對(duì)應(yīng)的段落，分別為1#，2#，3#。在現(xiàn)場(chǎng)混凝土路面達(dá)到28d齡期后，分別對(duì)1#，2#，3#施工段落進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)對(duì)比3#施工段落即水膠比0.44未發(fā)現(xiàn)裂縫，2#施工段落發(fā)現(xiàn)一條長(zhǎng)度30cm干縮裂紋，1#施工段落內(nèi)發(fā)現(xiàn)一條貫通縫，兩條長(zhǎng)度分別為25cm和42cm干縮裂縫。

1.4 原因分析

采用水灰比合適的水泥混凝土配合比，可降低混凝土的水化熱，尤其西藏寒冷地區(qū)，合適的水灰比可縮小水泥混凝土內(nèi)部和外部的溫差，從而減小溫度應(yīng)力，可有效防止混凝土板的開(kāi)裂。

2 骨料級(jí)配對(duì)水泥混凝土路面的影響

2.1 原材料選定

水泥：P.O42.5高爭(zhēng)水泥；

集料：采用5mm～10mm，10mm～16mm，16mm～31.5mm和5mm～16mm，16mm～31.5mm的兩種不同粒級(jí)的粗集料；

細(xì)集料采用Ⅱ區(qū)中砂；

外加劑：采用HY-A1聚羧酸高性能減水劑；

水：使用井水。

2.2 兩種碎石篩分級(jí)配

圖1 采用5mm～10mm，10mm～16mm和16mm～31.5mm三種碎石的合成級(jí)配

圖2 采用5mm～16mm，16mm～31.5mm二種碎石的合成級(jí)配

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

在使用同一配合比的情況下(水泥：392kg，砂：595kg，碎石：1265kg，水：165kg)，采用兩種單級(jí)配碎石組成的合成級(jí)配進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)混凝土性能。采用5mm～10mm，10mm～16mm，16mm～31.5mm組成的碎石合成級(jí)配拌制混凝土坍落度190mm，和易性良好，流動(dòng)性良好，28d抗壓強(qiáng)度43.6MPa；而采用5mm～16mm，16mm～31.5mm組成的碎石合成級(jí)配拌制混凝土坍落度170mm，和易性一般，流動(dòng)性差，28d抗壓強(qiáng)度40.2MPa；

由試驗(yàn)得出，5mm～10mm，10mm～16mm，16mm～31.5mm組成的碎石合成級(jí)配優(yōu)于5mm～16mm，16mm～31.5mm組成的碎石合成級(jí)配，配制的混凝土各項(xiàng)性能也更加優(yōu)異，更有利于防止水泥混凝土路面早期裂縫的產(chǎn)生。

2.4 原因分析

級(jí)配不良時(shí)，碎石顆粒的空隙增加，總表面積增加，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)，混凝土凝結(jié)后內(nèi)部毛細(xì)空隙較多，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度和耐久性降低，在荷載和外界環(huán)境作用下混凝土極易開(kāi)裂。

3 不同地材質(zhì)量對(duì)水泥混凝土路面的影響

施工用碎石和砂子的母巖為線路周邊就地取材，母巖中含有一定的風(fēng)化軟弱巖石，無(wú)法剔除，碎石和砂子質(zhì)量不穩(wěn)定。通過(guò)不同地材的使用，對(duì)比分析對(duì)水泥混凝土路面開(kāi)裂的影響，進(jìn)而確定碎石和砂子的質(zhì)量控制指標(biāo)，保證工程實(shí)體質(zhì)量。

通過(guò)使用圖3，4四兩種碎石生產(chǎn)混凝土進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)圖四碎石所拌制的混凝土坍落度偏小，流動(dòng)性較差，早期強(qiáng)度和耐久性偏低，在西藏這種溫差較大的地區(qū)，極易受到凍害，在荷載作用下出現(xiàn)路面開(kāi)裂。

圖3 優(yōu)質(zhì)碎石

圖4 就地取材生產(chǎn)的碎石

4 橫向縮縫的不同切縫時(shí)期對(duì)水泥混凝土路面的影響

西藏屬于高海拔地區(qū)，光照充足晝夜溫差大，并且常年大風(fēng)。水泥混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中，水泥由于水化作用要釋放大量熱量，加上白天氣溫較高，導(dǎo)致混凝土溫度升高；夜晚溫度驟降，大部分水泥水化反應(yīng)結(jié)束，混凝土溫度開(kāi)始急速下降。在降溫過(guò)程，混凝土已經(jīng)凝結(jié)硬化，降溫產(chǎn)生的收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，并且裂縫方向比較隨機(jī)，嚴(yán)重影響路面質(zhì)量和使用壽命。切縫時(shí)機(jī)的把握十分重要，合理的橫向縮縫切割時(shí)機(jī)，可有效誘導(dǎo)及控制路面收縮裂縫的部位和方向，避免水泥混凝土路面裂縫及斷板的發(fā)生(圖5，6)。

圖5 2d齡期切縫

分別在水泥混凝土路面施工后2d和4d進(jìn)行橫向縮縫切割，經(jīng)觀察，2d時(shí)對(duì)路面進(jìn)行縮縫切割，未發(fā)現(xiàn)裂縫，4d時(shí)切割縮縫路面已出現(xiàn)裂縫。經(jīng)試驗(yàn)表明，2d進(jìn)行縮縫切割可有效避免路面裂縫及斷板的發(fā)生。

5 不同交通開(kāi)放時(shí)間對(duì)水泥混凝土路面的影響

西藏地區(qū)生態(tài)環(huán)境非常脆弱，一經(jīng)破壞很難恢復(fù)原狀。為保護(hù)生態(tài)，在西藏地區(qū)開(kāi)展道路施工，盡量避免開(kāi)辟施工便道。設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定當(dāng)水泥混凝土路面強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)放交通，但是為了保障道路通暢需要及時(shí)開(kāi)放施工道路，這為路面施工帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。在保障工程質(zhì)量的前提下開(kāi)放交通，避免路面損壞及產(chǎn)生裂縫，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定開(kāi)放交通的時(shí)間極為重要。

圖6 4d齡期切縫

分別在水泥混凝土路面7d齡期、10d齡期和14d齡期進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)7d齡期的彎拉強(qiáng)度為2.3MPa，10d齡期彎拉強(qiáng)度為4.1MPa，14d齡期彎拉強(qiáng)度為4.7MPa。分別在以上三個(gè)齡期內(nèi)開(kāi)放交通，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)14d齡期開(kāi)放交通，未發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)裂縫等損壞。

通過(guò)試驗(yàn)和實(shí)踐，確定出了對(duì)水泥混凝土路面產(chǎn)生最小危害的開(kāi)放交通時(shí)機(jī)，在保證工程質(zhì)量的前提下保障了道路通暢，得到了當(dāng)?shù)厝罕姷睦斫夂唾潛P(yáng)。

6 預(yù)防措施

通過(guò)“高寒地區(qū)水泥混凝土路面防開(kāi)裂原因及預(yù)防措施”研究，驗(yàn)證了對(duì)水泥混凝土路面造成裂縫、斷板及其他病害的因素。針對(duì)水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因，在施工過(guò)程中采取以下措施：

(1)注重混凝土配合比優(yōu)化工作，嚴(yán)格按照最佳水膠比進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。

(2)嚴(yán)格控制地材質(zhì)量，優(yōu)先選取優(yōu)質(zhì)母材進(jìn)行碎石加工，保證碎石各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

(3)加大資金投入，對(duì)碎石及砂子生產(chǎn)設(shè)備安裝水洗裝置，保證原材料質(zhì)量。

(4)貼合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，優(yōu)化施工方案，嚴(yán)格控制水泥混凝土路面橫向縮縫的切縫時(shí)間。

(5)根據(jù)高寒地區(qū)水泥混凝土路面防開(kāi)裂原因的研究，制定合理的道路保通方案，在確保水凝混凝土路面質(zhì)量的前提下，保證道路暢通。

(6)提高標(biāo)準(zhǔn)化施工水平，嚴(yán)格杜絕水泥混凝土路面表面出現(xiàn)細(xì)小的裂縫,路面板出現(xiàn)裂縫、斷板,接縫產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)等病害的發(fā)生，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，保障行車(chē)的安全。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)“高寒地區(qū)水泥混凝土路面防開(kāi)裂原因及預(yù)防措施”研究，優(yōu)化了水泥混凝土配合比，完善了施工方案，總結(jié)出一套切實(shí)可行的高寒地區(qū)水泥混凝土路面施工經(jīng)驗(yàn)，建立了一套完整高原環(huán)境施工水泥混凝土路面的施工技術(shù)，達(dá)到了提高水泥混凝土路面有效使用壽命的目標(biāo)。預(yù)期達(dá)到提高水泥混凝土路面有效使用壽命的目標(biāo)，避免質(zhì)保期內(nèi)的路面養(yǎng)護(hù)。