滑模摊铺水泥混凝土路面裂缝的成因、控制及处理措施
【摘 要】 本文介绍了滑模摊铺水泥混凝土路面裂缝的产生、防治方法及处理措施。
1 前言
水泥混凝土路面的滑模摊铺机施工具有速度快(平均速度1.0m/min左右)、规模大(按11.0m宽26cm厚的路面每昼夜可施工700m左右)、一次摊铺成型,路面密实程度高、平整度好等优点。但是正因为滑模施工规模大、速度快,后续养生工作不及时,容易造成表面裂缝。
2 裂缝的产生及类型
混凝土在初凝前,受外界气温、风速等因素影响,表面容易产生裂缝,按其影响因素不同,可把裂缝分为:温差裂缝、塑性收缩裂缝;按其开裂形状不同,可把裂缝分为纵向裂缝、横向裂缝和放射状裂缝。实际上裂缝的产生是多种类型的组合。
3 裂缝产生的成因分析
3.1 温差裂缝
温差裂缝在面板中间,宽度可达3~4mm,表面仅0.3mm左右,底部未裂通,长短不一,形状不规则,互不连续。
3.1.1 产生温差裂缝的原因
3.1.1.1 原材料过热
因原材料过热,造成混凝土基础温度过高。一是砂石料因太阳直射,料堆表面以下一定深度的温度过高,集料占有80%以上的份额,因此,这是搅拌出的混凝土温度过高的主要原因。二是水泥和水的温度过高,水泥用量345kg/m³,其份额尽管只占混凝土的14%,但由于水泥加水搅拌时,立刻释放出第一个水化热量高峰,对混凝土温升仍有不小的作用,不可忽视。实际测温表明,当水泥温度比气温高30℃,即水泥搅拌温度为60℃时,可使混凝土温度提高4.5~5.6℃平均升高5℃左右;当水泥温度比气温高20℃时,即水泥搅拌温度为50℃左右。可使混凝土温度提高2.5~3.4℃,平均升温3℃左右。
3.1.1.2 水泥的水化热大
通过对使用中热525号普通硅酸盐水泥摊铺路面进行实测:上午11时气温35℃,刚搅拌出的混凝土温度38℃左右时,摊铺路面(板厚26cm)经喷养生剂并覆盖塑料薄膜3~4小时后,在面板下部3cm,中部和上部3cm处测出的温度分别是43℃、49℃和44℃。不覆盖时的温度分别是41℃,46℃和43℃。实测证明:使用中热525号水泥摊铺路面的水化热可使混凝土面板表面、中部及底部温度升高3℃、8℃和5℃左右。
3.1.1.3 太阳辐射温升
在太阳的强烈辐射下,刚摊铺的水泥混凝土路面与硬化后的路面温度差别很大,硬化路面日照下温度可达到57℃。而未硬化的新鲜湿水泥混凝土路面由于水分的蒸发,温度要低得多。塑料布覆盖条件下,在紫外线和紫外线的辐射下,路面温度在水化热(热量有散失)基础上,最高温度峰值,表面提高了5℃,中间提高了3℃,底部仅提高1℃。
3.1.1.4 温差过大且降温速率过快
夜间温度过低,总温差过大,降温速率过快,也是形成温度裂缝的重要直接原因之一,热天施工只要降雨又刮风,不仅在夜间,白天也会因降温速率过快而产生温度裂缝。
3.1.2 温差裂缝的控制措施
3.1.2.1 降低散装水泥搅拌时的温度
按《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》规定:散装水泥出厂温度应限制在55℃以内。滑模摊铺一次成型水泥需求量大,供应商供的点多量大,往往存放时间不长温度还未降到55℃以下,就向施工单位供货,这时应对每进场一车水泥都要进行温度检测,高于55℃的要将车停到一边冷却后方能将水泥送到贮存罐。搅拌时的温度应不大于55℃,使拌和物温升不超过3℃。
3.1.2.2 使用低热水泥
在气温高的季节应使用低热水泥,禁止使用快硬早强高热水泥。
3.1.2.3 对砂石料降温
从热工计算上看,对砂石料遮阳并淋水降低集料温度,有相当大降温效果。实践证明,这种方式可降低混凝土搅拌温度3~5℃,可见,降低混凝土基础温度效果明显。
3.2 塑性收缩裂缝
滑模摊铺的水泥混凝土路面,尚未采取养护措施时,即混凝土初凝前,新拌混凝土处在泌水过程中或泌水后的柔软塑性状态时,表面产生的杂乱或定向的裂纹称作塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝是在混凝土尚在柔软塑性状态时,混凝土表面因水分蒸发造成的失水,同时蒸发降温及水泥水化所引起的干燥收缩、温度收缩和化学减缩,共同相互作用的结果。
3.2.1 产生塑性裂缝的原因及相关因素
混凝土的干缩、温缩均因其表面水份过大的蒸发率所造成。而混凝土中水份的蒸发率直接与原材料的质量,施工工艺、施工环境(风速、气温、日照等)有关。
3.2.1.1 原材料
粗集料含泥量越大,致使新拌混凝土含水量越多,混凝土水分蒸发速度越快,塑性收缩裂缝形成得也快,裂缝的条数、宽度和长度也增加。
3.2.1.2 施工工艺
(1)在混凝土拌和中掺粉煤灰有增大混凝土塑性收缩裂缝的趋势。粉煤灰掺量越多初凝后蒸发率越大,塑性收缩裂缝应变越大。
(2)混凝土中水灰比大,初凝蒸发率小,混凝土塑性收缩体积量小,不易开裂。增大混凝土水灰比有利于路面板抵抗塑性收缩开裂。
3.2.1.3 环境因素
(1)外界刮风会造成水泥混凝土路面水分蒸发加快,致使其塑性收缩开裂。风速越大,开裂越严重。
(2)夏季施工,气温高,太阳幅射,加速水泥混凝土路面水分蒸发,易造成塑性开裂。
(3)空气中相对湿度增大,会降低水泥混凝土路面的水分蒸发率。
3.2.2 塑性收缩裂缝的控制措施
(1)最好选择细度模数2.5~3.2的中偏粗砂,严格控制砂石中的含泥量,按规定粗骨料含泥量不得大于1%,砂的含泥量不得大于2%。
(2)根据施工环境情况,控制粉煤灰的掺量。
(3)在春秋多风季节,尽可能选用低砂率的混凝土配合比。实践证明,采用此方法不仅能显著提高混凝土抗裂能力,也能满足用滑模施工出优质水泥混凝土路面。
(4)在强度能满足的前提下适当增大水灰比,有利于对塑性开裂的控制。
(5)滑模摊铺机作业前,应将振捣棒和挤压底板的前仰角调整到正确位置。避免作业过程中在路面上拖出砂带,混凝土面板不得被挤压底板拉裂,以免形成横向塑性收缩裂缝。
(6)尽可能控制好新拌混凝土坍落度和振动粘度的稳定性使面层砂浆尽量均匀。要控制好混凝土表面砂浆层厚度,以免砂浆层过厚而形成塑性收缩裂缝。
(7)作业过程中要控制好滑模摊铺机等料时间,在热天时等料时间超过1小时应做施工缝,防止出现施工塑性收缩缝或断板。
(8)在风速较高的天气摊铺水泥混凝土路面时,应尽快、尽早开展路面养护。对路面平整度影响最小的方法是在混凝土呈塑性状态时喷洒足够厚度的养护剂,但在大风天气,在滑模摊铺出的路面,喷养生剂效果不理想,最好的方法就是人工收好边后,立即用薄膜覆盖,可阻断混凝土表面蒸发。
(9)滑模混凝土施工应调整好抹平板的压力,尽量减少人工抹面修饰,可防止路面因抹面拉出垂直裂缝。
(10)在夏季施工,气温超过30℃,施工应当避开9:30分至15:00的塑性收缩最大、最不利的时段。因工期紧,必须在这个时段施工时,可用雨天施工的高大遮雨篷阻隔太阳辐射。在不利季节施工时,也可采取降温措施。滑模摊铺机及施工现场应有良好的照明设施,以利于进行夜间施工,从而避开日照强烈的白天施工时段。
4 裂缝的处理
滑模摊铺机摊铺滑过后,立即要派专人进行检查,观察表面是否开裂。如果发现有裂缝,不论何种裂缝,要立即进行处理,若混凝土还未凝固,要立即用灰抿把开裂处插烂,重新抹平,这样能处理早期裂缝的产生;若混凝土已凝固,应根据裂缝长短、大小,决定是否返工。一般裂缝长30cm以上,已不能用水泥浆去修补,即使表面用水泥浆抹掉裂痕,但通车后不久,整个裂缝将裂通,造成断板,影响车辆通行。凡是裂缝长30cm以上路面板块必须返工,这样比通车后断板来处理更方便易行。
|
