水泥混凝土路面裂缝成因及对策分析

中图分类号:U416.216 文献标识码:A文章编号:1673-0992(2010)05A-0165-02

一、裂缝产生的原因分析

1.温度变化引起裂缝。

由于混凝土具有热胀冷缩的性质,混凝土硬化初期,水泥水化放出较多的热量,而混凝土又是热的不良导体、散热缓慢,混凝土内部的温度较外部高,有时温差可达50℃～70℃,这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀,而外部混凝土随气温降低冷却收缩,尤其是受到气温、湿度及风等突变影响收缩更大。此时,内部混凝土膨胀与外部收缩相互制约,将产生很大的拉应力,当外部混凝土所受的拉应力超过混凝土当时的极限抗拉强度时,将产生裂缝。

2.混凝土干缩导致裂缝

干缩是指混凝土凝结以后出现体积减缩的现象,这种收缩是长期持久的,这主要是由于置于未饱和空气中的混凝土因水分的散失引起的,而混凝土干燥时的体积变化并不等于散失出去水的体积。混凝土在干燥的空气中硬化,由于水分的逐渐蒸发,体积逐渐干缩,而这种干缩往往是表面较大,内部较小,所以常在表面产生许多微细的裂缝。

影响混凝土干燥收缩的主要因素有集料和湿差。集料的影响大小取决于集料在混凝土中的含量,如果当混凝土的强度一定,和易性低的拌合物含有的集料比和易性高的多一些时,和易性低的混凝土的干燥收缩就小,除了混凝土内部集料影响外,混凝土本身在湿差作用下也产生收缩。这时由于混凝土水分的发生在表面层上,与混凝土内部的湿度形成湿差,当干燥以不对称方式发生时,则可能引起翘曲,而使混凝土路面板断裂,出现裂缝。

3.混凝土中的胶凝材料水泥自身水化引起收缩裂缝。

它是一种化学反应收缩,水化生成物体积变小,形成相对收缩,引起裂缝的产生,但这种收缩随混凝土龄期增长而增加,40d后渐趋稳定,它的影响相对较小。

二、防治措施

1.裂缝修补

水泥混凝土路面裂缝形式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。

2.接缝修补

接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工交通控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。

3.局部修补

对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10～30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1～2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。

4.破碎板块修补

采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为:板块破碎、凿除基底清理补设拉杆、传力杆混凝土拌和及运输钢筋网制作混凝土浇筑接缝设置养生。

5.脱空板块处置技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的2.6加铺沥青层

加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生水泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服务水平,目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5～2.5cm沥青混合料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。加铺沥青层:在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(厚4～8cm),采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄(厚2～4cm),采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。

三、预防建议

水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以建立预防为主的思想,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议:

严格路基特别是基层参数的选取,如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。

加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。

对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。

加强路面材料研究,选择适宜的材料及配比,对特殊路段,也可适量采用成本较高的新型路面材料,如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等,初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。

加强路面施工管理,采用规范化、程序化的施工和养生方法,适时切缝,掌握适合的操作时机,并根据气温变化的不同情况做不同的处理。⑤①