防治新建水泥混凝土路面产生裂缝的养护措施

 

关键词：高温温差干缩裂缝冷缩裂缝

 

0引言

 

随着国民经济的快速发展，近年来高等级公路开始在我省大量修建。高等级公路选用沥青砼路面还是水泥砼路面，一直是困扰设计者和决策者的一个问题。

 

对于高等级公路选用何种类型的路面存在着许多不容忽视的因素，水泥砼路面虽然具有刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、抗疲劳特性好、使用年限长、养护费用少、施工取材方便等优点，但是水泥砼这种水硬性材料对设计强度不足、超载很敏感，或者由于施工方面的原因而达不到设计的要求，一旦出现上述情况，破坏就会迅速发展，难以维护。并且破坏后修复困难，费用也高。同时由于水泥砼路面接缝、施工等方面的原因造成的不平整度问题对高等级公路来说就显得更加突出。

 

路面长期的使用性能及建养投资是高等级公路路面选型的决定因素。路面现状调查主要包括沥青砼路面、水泥砼路面两种类型路面的破坏、路面平整度、强度、施工技术、施工工艺以及工程投资和养护维修费用等几个方面。①路面破损调查采用目测调查法，以1000～2000m为一个调查段落。主要内容为沥青砼路面的裂缝、车辙、坑槽、沉陷拥包等，水泥路面的断裂、唧泥、错台、和接缝破坏等。②路面弯沉调查以贝克曼梁为主要调查工具，少数路段采用落锤式弯沉仪FWD测试。③路面平整度调查采用颠簸累积(BI)仪进行调查，每100m为一个统计路段。④路面类型对环境的适应性主要调查受水侵害严重的低路堤路段对两类路面的适应性。

 

1裂缝产生的几种形式

 

1.1高温裂缝夏季施工采取必要措施避开高温阶段，GBJ97-87《水泥混凝土路面施工及验收规范》第4.8.4条（四）规定：气温过高时应避开中午施工，可在夜间进行。并在第4.8.3条规定，“当混凝土拌合物温度在30-35℃时，混凝土板的施工应按夏季施工规定进行。”查当天施工最高温度35℃度，晴天，日照充足，中午11:30-14:30时是气温进入最高温度阶段的时间，此时还在施工，温度对水泥混凝土路面的影响是可想而知的。另外，本段曾在6月13日上午施工一段的试验路。在上午11时停机，到下午2点钟时，其混凝土表面已产生纵向、横向裂缝等大小不等的不规则裂缝和断板，当时分析就已经指出夏季施工应避开中午高温时间，防止产生裂缝或断板，7月24日的断板再次证明这一规律。

 

1.2干缩裂缝在水泥混凝土中，水在水泥石中是以化学结合水，层间水物理吸附水以及毛细水等状态存在着，当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥混凝土本体就会受缩，这些就是干缩。但是这是自由收缩，还不会导致裂缝的发生，惟有收缩受到限制而发生收缩应力时，才容易产生干燥收缩裂缝，水泥浆干缩的内部限制主要是混凝土中骨料对水泥浆的限制。在普通水泥混凝土中，水泥浆的收缩率被限制了90%，所以混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态。干缩裂缝一般为表面或不规则断板。

 

混凝土面板在浇筑完成后。经过表面修整抹面后应尽快采取措施避免日光曝晒新浇筑的混凝土，使其表面减少蒸发量，防止混凝土面板表面迅速失水而产生干缩裂缝。

 

本段混凝土在中午浇筑后，为防止阳光暴晒，虽然一部分采用遮阴棚，一部分采用了黑色塑料编织布覆盖，但在高温时揭走覆盖物而产生的表面迅速失水，就造成了水泥混凝土的表面蒸发的不均匀。水泥混凝土表面的迅速失水以及失水的速率不同，是该段产生干缩裂缝的一个重要因素。

 

1.3冷缩裂缝在提出这个问题时，有人会感到奇怪。在夏季施工时怎会产生冷缩裂缝呢？实际在特定的条件下，人为造成大温差，使表面迅速收缩，产生拉应力造成断板。

 

和一般材料一样，水泥混凝土具有热胀冷缩性能，混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体性限制条件下发生的，故热胀属于变形压缩，而冷缩则属于拉伸变形很容易开裂。

 

水泥的水化过程是一个放热过程。在混凝土硬化过程中释放大量热能，致使温度上升，在通常温度范围内，混凝土温度上升1℃，每m膨胀0.01mm。这种温度变形对大面积板块极为不利。

 

有资料表明，水泥水化过程中的放热速度是变化的，初始较慢，25min后增温，大约在终凝后12h的水化热温度可达80-90℃。使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩，致使混凝土路面内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力。当外部混凝土的受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉程度时，板块就产生裂缝后横向断裂。此外，从最高温度降温，由于受到已有基层或已硬化混凝土的约束力，在温度下降时，就不能自由收缩，就要产生裂缝，这种裂缝大多是贯通路面的。

 

1.4切缝不及时由于高温季节施工，又是在覆盖升温的情况下，应加强观察提前进行切缝，使混凝土内部的拉应力释放在切缝端。

 

该水泥混凝土路面施工没有采用真空吸水工艺，再加上夏季施工外加剂中掺有缓凝剂。正常是在下午开始施工，当板面成活后，在当时温度条件下一般都要在16-18小时才可以切缝，而该段混凝土路面在施工过程中由于在上午施工，经过中午烈日高温影响，再加上人为覆盖增温，因此混凝土板强度形成较快，作为施工人员，应当随时注意观察，一旦强度允许，及时切缝。1.5施工人员经验不足，遇到问题处理不当笔者认为，在当时已用塑料布覆盖的情况下，如果不是揭去覆盖物而是既然已使用就暂时不动，让混凝土在高温情况下继续保持湿润，那么塑料布就会保证混凝土表面不至于迅速的大量的失去水分，同时也不会产生较大的温差。施工人员应加强观察，在高温高湿情况下混凝土强度上升很快，及时切缝，这样就可以减少断板，甚至不断板。

 

2启示

 

综上所述，该段混凝土产生连续断板的因素是多方面的，而且是相互作用的。因此，通过这次问题的出现，给了我们以下的启示：

 

2.1夏季施工，必须避开高温时间，这是防止裂缝和断板的最有效的方法。在这段问题出现之后，后面的工程都采用了午后3-4点开始施工，一直施工到深夜的时间段，再加上其他措施得当，施工了3万多平方米的混凝土路面目前尚未发现一块断板。

 

2.2对已完成的混凝土板面，应注意防止表面失水太快，形成干缩裂缝，一般都是采用喷洒养护剂及遮雨棚防止曝晒的形式来避免。

 

2.3防止冷收缩，特别在施工中突然遇到雷阵雨气候的情况，应及时采取措施，对已形成强度的混凝土板应加快切缝进度，减少冷收缩裂缝的产生（这也是GBJ97-87规范附录三中规定的）。更不要人为的造成温差，要做好保温保湿工作。

 

2.4要根据不同情况，及时作好混凝土板面切缝工艺，并保证一定的切缝深度，使切缝部位足以释放混凝土板内部产生的拉应力，不至于产生断板现象。

 

参考文献：

 

[1]《浅述上海高速公路的养护维修与管理》[J].朱惠君，徐犇.上海公路.1995.

 

[2]《水泥混凝土路面修复对策选择方法》[J].刘可.广东公路交通.1997.

 

[3]《我国公路养护机制改革措施综述》[J].赵宝平.交通标准化.2005.

 

[4]《公路养护机械化理论与决策方法研究》[J].吴永平.工程机械.2002.