摘要:滑模摊铺水泥混凝土路面早期出现裂缝是一个很普遍的问题,本文分析了其成因,并提出了有效地控制裂缝的具体对策和措施。
关键词:滑模摊铺;水泥路面;早期裂缝;预防措施
前言
滑模摊铺水泥路面施工技术是国内先进的大型机械化施工技术,由于施工质量高、面板均质性好、施工速度快、动态平整度高的优点,自从90年代在我国推广以来,越来越多高等级公路水泥路面采用滑模摊铺施工技术。但因为受到原材料、混凝土配合比、自然气候条件和施工工艺等因素的影响,水泥混凝土路面容易产生早期裂缝。滑模摊铺1d能完成1km水泥路面,如果在施工过程中出现严重的裂缝又没有及时发现,造成的损失是不可估量的。本文根据笔者担任清远市S253线兴仁段二级公路项目经理期间,实施滑模摊铺水泥路面的施工经验,深入分析了水泥混凝土路面出现早期裂缝的主要原因,并提出了防治早期裂缝的对策。
1早期裂缝产生的原因
凡是在道路开放交通前产生的裂缝,均称作早期裂缝,滑模摊铺水泥路面产生的早期裂缝主要是塑性裂缝,产生于滑模摊铺混凝土2~5h,即水泥混凝土终凝前后,其缝以纵向为主、横向较少、长短不一、深度由1mm到贯穿整个水泥板不等。产生这种裂缝的主要原因主要有以下几点:
1.1切缝不及时引起的裂缝
切缝时间太迟,(按规范要求,当混凝土达到设计强度的25%～30%时,采用切缝机进行切割),切缝深度不够(板厚的1/5~1/4);切缝缝间距过长,导致混凝土收缩产生的实际拉应力大于刚凝结的混凝土的容许拉应力而在最薄弱附近开裂。
1.2水份丧失造成收缩裂缝
一般情况下,混凝土约80%的水份要蒸发掉,约20%的水份是水泥正常水化反应必须的。在混凝土终凝前,抗滑构造未硬化前,一般不作覆盖保水,如果遇到大风天气或高温干燥天气,使混凝土中特别是混凝土表面的水份蒸发加快,面板顶面,板中产生不同的硬化、收缩;正在凝结过程的混凝土因未有足够的强度,导致裂缝的产生。
1.3温度造成裂缝
高温干燥天气下浇筑混凝土,水泥水化速度快,在硬化的过程中释放大量热能,使温度上升,混凝土路面板的内部温度增高有时可达到60℃,使混凝土内部产生显著的体积膨胀,而板面混凝土随着晚上气温降低或湿水养护而冷却收缩。内部膨胀与外部收缩,产生很大拉应力,而外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时,板块就会产生裂缝。引起温度变化主要因素有骤然降温、昼夜温差、湿水养护等。
1.4基层影响造成的裂缝
基层表面施工平整度差,会增大基层和面板间的摩阻力,影响面板自由伸缩,容易造成路面横断开裂。基层标高失控,造成路面厚度不一致,过薄或厚薄交界处产生应力集中而形成薄弱断面,在混凝土收缩时,难以承受拉应力而开裂。基层表面过干会吸收混凝土的水分,使底部混凝土失水,收缩不一致,强度降低,导致开裂。基层强度不均,也会在强度较低处产生裂缝。
1.5施工造成的裂缝
滑模摊铺机振捣棒位置调得过低或掉下来没有发现(滑模摊铺机的振捣棒不象其他振捣棒插入水泥板中,而是在水泥板之上),滑模摊铺机功率强大的振捣棒随摊铺机拖行振捣过程中,将粗集料推开,形成其中无粗集料的砂浆暗沟,砂浆的干缩量是混凝土的20倍。所以摊铺后的路面留有发亮的砂浆条带,造成路面发生纵向裂缝。
2混凝土路面早期裂缝的防治对策
2.1采用科学合理的配合比
目前多采取降低水灰比,适当的粉煤灰掺量,掺高效减水剂和引气剂,严格控制水泥熟料的碱含量的技术方案。水泥混凝土路面水灰比通常为0.44~0.48,使用滑模摊铺的水泥路面,采用高效减水剂,水灰比可降到0.38,这是保证混凝土强度、密实度及减小混凝土干缩的重要条件,是防止早期裂缝的有效措施。
2.2严格把好原材料质量关
贯彻质量第一的原则,在确保水泥混凝土路面工程质量的前提下,因地制宜地选择合适的品质优良的水泥,技术合格、稳定的砂石材料及其它材料。
(1)水泥的性能和质量是影响水泥混凝土路面质量的重要因素,正确选择水泥品种是有效降低水化热的有效途径。
①不同厂家或品牌的水泥不可混杂使用,由于水泥成分上有差异,凝结时间和收缩率不同而产生裂缝。
②选用质量稳定、水化热低、收缩小的施工道路硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。因为道路硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥比矿渣水泥的水化热少1/4左右;由于水泥中铝酸三钙含量高,造成水化热大而集中,容易形成裂缝,因此水泥中的铝酸三钙应控制在5%以内,而且越少越好;同时,控制水泥中SO3含量不得大于3.5%和碱含量不得大于0.6%。
③控制水泥用量,混凝土中引起收缩的主要是水泥部分,过多的水泥用量必然导致较大的收缩,一般42.5级水泥控制在320~370kg/m3之间,最多不超过400kg/m3。
④控制散装水泥温度在65℃以下,否则采用降温措施。
(2)使用优质、性能稳定的高效缓凝引气减水剂,减少用水量、增加施工和易性以保证工作时间。同时要求外加剂与水泥相容性较好。因为如果外加剂与水泥相容性不好,不但影响施工进度,同时容易导致摊铺的混凝土产生裂缝。
(3)选用级配良好的粗、细集料,控制粗细集科的含泥量,含泥量及有机质含量超标集料,必然会造成混凝土中水泥与集料界面粘结不良,容易产生裂缝。
(4)确定适宜的砂率。砂率太小,影响混凝土的密实度及和易性,砂率太大会影响混凝土的强度,而且对裂缝的预防不利,所以应根据粗集料的粒径和砂的细度模数选择合理的砂率。
2.3高温天气施工采取防范措施
(1)当现场气温高于30℃时,应避免中午高温时段施工,可选择在早上或傍晚施工,无法避免时可设遮阳棚。这样水泥进行水化反应时,就不会产生过高的温度;
(2)因为大风对拌和物的水分蒸发量比高气温还要大,所以当有4级或以上大风天气时,应停止水泥混凝土路面的施工;
(3)在水泥混凝土路面施工前,还要注意对基层的顶面进行整平及洒水润湿,这样可保证混凝土路面厚度均匀,受力和变形均匀,同时减少因基层干燥引起的混凝土路面过分失水;
(4)高温天气施工时,混凝土拌合物出料温度不宜越过35℃,并随时监测气温、水泥、拌和水、拌合物及路面混凝土温度。必要时加测混凝土水化热;
(5)高温天气施工时,砂石料堆应设遮阳篷,抽用地下冷水或采用冰屑水拌和,同时应尽量压缩搅拌、运输、摊铺、饰面等各工艺环节所耗费的时间,及早覆盖薄膜养生;
(6)切缝时间应视混凝土强度增长情况或按250温度小时计算,应比常温施工适当提早切缝,以防止断板。特别是在夜间降温幅度较大或降雨时,更应提早切缝,同时应适当加深切缝深度(面板厚的1/3~1/4)。
2.4控制基层施工质量
若基层有裂缝,在摊铺混凝土路面前应使用沥青防水密封灌缝,并用1m宽油毡或塑料膜将裂缝盖好,防止裂缝向上反射。对于基层有多条纵向裂缝、有交叉碎裂或破损的或标高不足的应坚决返工重做,禁止采用加铺抛撒松散基层材料填补。
2.5加强混凝土的养护,确保养护过程不产生裂缝
正常的养护程序是洒一次养生剂然后盖薄膜养护,遇到刮风天气施工,滑模摊铺完成后,立即喷洒第一遍养生剂,拉毛后,再喷洒第二遍养生剂,两遍养生剂用量共0.6kg/m2,然后在混凝土路面有一定强度不影响抗滑构造的情况下再覆盖薄膜养生;同时还应采用运输车加盖篷布、基层洒水等保湿措施。
2.6设置滑动封闭层
封闭层是在基层表面喷洒热沥青2~3m3/100m2的石屑或粗砂,并按规定压实处理,形成厚度5~10mm的沥青表处封闭层,由于封层可以使水泥面板较自由地伸缩,降低了水泥路面伸缩时的水平拉应力,起到防裂缝、防断板、防基层冲刷和保护基层的作用。
2.7适当使用一定量的粉煤灰
适量的粉煤灰的掺入不但有利于提高混凝土的和易性,同时节省水泥用量,有效地降低混凝土的水化热,滑模摊铺路面使用42.5级普通水泥时,正常掺入量控制在12%~15%比较适宜。
2.8用保证平整度的机械抹面
压缩因快速蒸发形成的混凝土路面体积收缩量,略压低(1~2mm左右)表面厚度,可消除平面开裂。再喷足够量的养生剂,麻袋或薄膜覆盖养生,并保证抗滑构造。
2.9定时检查滑模摊铺机振捣捧的位置是否正确
滑模摊铺机振捣棒位置是保证水泥路面不产生纵向收缩裂缝的关键,滑模摊铺机振捣棒位置调得过低或掉下来没有发现(滑模摊铺机的振捣棒不像其他振捣棒插入水泥板中,而是在水泥板之上),滑模摊铺机功率强大的振捣棒随摊铺机拖行振捣过程中,将粗集料推开,形成其中无粗集料的砂浆暗沟,砂浆的干缩量是混凝土的20倍。所以摊铺后的路面留有发亮的砂浆条带,造成路面发生纵向裂缝。我国已有多条采用滑模摊铺技术施工的水泥路面因振捣棒没调试好的原因造成大面积返工。
3结语
早期裂缝是滑模摊铺水泥混凝土路面常见病害之一,发生大量或严重的塑性收缩裂缝的水泥路面,即使是采用先进的滑模摊铺技术施工,在车辆荷载的反复疲劳作用下,裂缝会逐渐穿透面板,形成断板,没有处理和补救的价值,必须返工重铺。滑模摊铺施工1d能完成1km水泥路面,若在施工过程中出现严重的塑性裂缝又没有及时发现(薄膜覆盖养护后很难发现),造成的损失是以十万元计的。
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