水泥砼路面斷裂裂縫研究及對(duì)策

1、水泥砼路面斷裂裂縫研究及對(duì)策 中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 摘要 ：本文就水泥砼路面斷裂產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)防止裂縫產(chǎn)生的方法與對(duì)策進(jìn)行了闡述。 摘要 ：本文就水泥砼路面斷裂產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)防止裂縫產(chǎn)生的方法與對(duì)策進(jìn)行了闡述。 關(guān)鍵詞：砼路面 ， 裂縫，渠化作用，應(yīng)力集中，原材料 ， 配合比，施工質(zhì)量 ， 控制 ， 管理 ， 外加劑 關(guān)鍵詞：砼路面 ， 裂縫，渠化作用，應(yīng)力集中，原材料 ， 配合比，施工質(zhì)量 ， 控制 ， 管理 ， 外加劑 abstract : this paper breaking re

2、ason of cement concrete road surface is analyzed, and the method to prevent cracks and countermeasures are presented in this paper. abstract : this paper breaking reason of cement concrete road surface is analyzed, and the method to prevent cracks and countermeasures are presented in this paper. key

3、 words : concrete road surface, cracks, highly channelizing effect, the stress concentration, raw material, mix, construction quality, control, management, admixturesontrol, management, admixtures 前言：水泥砼路面因其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，在道路建設(shè)特別是在市政建設(shè)中采用較為普遍。但是砼路面也存在一些缺點(diǎn)，其中一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是砼本身的破壞，即斷裂和裂縫。水泥砼是由

4、水泥、水、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（碎石或卵石）、必要時(shí)參入化學(xué)外加劑或礦物混合料，按一定比例配合拌制而成的復(fù)合混合料。砼作為路面的主要材料，在施工過程中，或在路面使用過程中，由于人為因素或外界因素的影響，容易造成面板的這種破壞，給行車和安全帶來危害，其破壞因素應(yīng)該是多方面的，筆者在近幾年的施工和監(jiān)理工作中，以及平時(shí)對(duì)砼路面的關(guān)注，對(duì)這個(gè)問題常有思考，愿與大家作一點(diǎn)粗淺的探討。 前言：水泥砼路面因其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，在道路建設(shè)特別是在市政建設(shè)中采用較為普遍。但是砼路面也存在一些缺點(diǎn)，其中一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是砼本身的破壞，即斷裂和裂縫。水泥砼是由水泥、水、細(xì)骨料

5、（砂）、粗骨料（碎石或卵石）、必要時(shí)參入化學(xué)外加劑或礦物混合料，按一定比例配合拌制而成的復(fù)合混合料。砼作為路面的主要材料，在施工過程中，或在路面使用過程中，由于人為因素或外界因素的影響，容易造成面板的這種破壞，給行車和安全帶來危害，其破壞因素應(yīng)該是多方面的，筆者在近幾年的施工和監(jiān)理工作中，以及平時(shí)對(duì)砼路面的關(guān)注，對(duì)這個(gè)問題常有思考，愿與大家作一點(diǎn)粗淺的探討。 1常見破壞原因分析 1常見破壞原因分析 11 板太薄或輪載太重，行車荷載的渠化作用 11 板太薄或輪載太重，行車荷載的渠化作用 早期，由于施工工藝和施工機(jī)具設(shè)備的局限，以及設(shè)計(jì)上的一些考慮，板的設(shè)計(jì)厚度和車輛荷載不相匹配，換句話說，車輛向

6、大型化、重型化的快速發(fā)展使得板的厚度相對(duì)變小，重交通，大流量，加速了面板的破壞，設(shè)計(jì)相對(duì)較薄的板塊，在超載和反復(fù)荷載的作用下，即受行車荷載的渠化作用，容易產(chǎn)生疲勞破壞，當(dāng)形變累積到一定程度，板塊就會(huì)發(fā)生斷裂。 早期，由于施工工藝和施工機(jī)具設(shè)備的局限，以及設(shè)計(jì)上的一些考慮，板的設(shè)計(jì)厚度和車輛荷載不相匹配，換句話說，車輛向大型化、重型化的快速發(fā)展使得板的厚度相對(duì)變小，重交通，大流量，加速了面板的破壞，設(shè)計(jì)相對(duì)較薄的板塊，在超載和反復(fù)荷載的作用下，即受行車荷載的渠化作用，容易產(chǎn)生疲勞破壞，當(dāng)形變累積到一定程度，板塊就會(huì)發(fā)生斷裂。 12 基層施工質(zhì)量不合格，板底脫空而斷裂 12 基層施工質(zhì)量不合格，板

7、底脫空而斷裂 路面基層是路面的支承結(jié)構(gòu)，路基塑性形變量過大，會(huì)使砼板底出現(xiàn)脫空現(xiàn)象而導(dǎo)致路面開裂。路基塑性形變過大主要是基于以下原因：1）施工速度過快，碾壓不充分，壓實(shí)度達(dá)不到要求，導(dǎo)致路基沉縮，見圖a)；2）軟弱地基未經(jīng)處理，或處理不好，以致路基沉陷，見圖b)；3）排水處理不當(dāng)，使路基 路面基層是路面的支承結(jié)構(gòu)，路基塑性形變量過大，會(huì)使砼板底出現(xiàn)脫空現(xiàn)象而導(dǎo)致路面開裂。路基塑性形變過大主要是基于以下原因：1）施工速度過快，碾壓不充分，壓實(shí)度達(dá)不到要求，導(dǎo)致路基沉縮，見圖a)；2）軟弱地基未經(jīng)處理，或處理不好，以致路基沉陷，見圖b)；3）排水處理不當(dāng)，使路基 存在飽水區(qū)，大大降低了路基的水穩(wěn)定

8、性；4）新老路基銜接不當(dāng)，產(chǎn)生不均勻沉降，見圖c)。 存在飽水區(qū)，大大降低了路基的水穩(wěn)定性；4）新老路基銜接不當(dāng)，產(chǎn)生不均勻沉降，見圖c)。 13板塊劃分不合理，或板的平面尺寸過大，使溫度翹曲應(yīng)力過大 13板塊劃分不合理，或板的平面尺寸過大，使溫度翹曲應(yīng)力過大 砼路面由一定厚度的砼板塊組成，它具有熱脹冷縮的性質(zhì)，四季的輪回，晝夜的交潛，砼板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。冬季溫度低，板塊整體收縮，存在缺陷薄弱面的板塊易被拉斷；夏季溫度高，當(dāng)脹縫無法消化積聚的膨脹應(yīng)力時(shí)，板塊會(huì)拱起，在自重或外荷載作用下，導(dǎo)致板塊斷裂。白天溫度高，板的頂面溫度較底面溫度高，這種溫度差會(huì)造成板的中部隆起；夜間溫度低，板

9、的頂面溫度低于底面溫度，會(huì)使板的周邊和角隅翹起。當(dāng)板塊劃分不合理或平面尺寸過大時(shí)，在板內(nèi)產(chǎn)生過大的應(yīng)力，而造成板的斷裂或拱脹翹曲等現(xiàn)象（見下圖）。 砼路面由一定厚度的砼板塊組成，它具有熱脹冷縮的性質(zhì)，四季的輪回，晝夜的交潛，砼板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。冬季溫度低，板塊整體收縮，存在缺陷薄弱面的板塊易被拉斷；夏季溫度高，當(dāng)脹縫無法消化積聚的膨脹應(yīng)力時(shí)，板塊會(huì)拱起，在自重或外荷載作用下，導(dǎo)致板塊斷裂。白天溫度高，板的頂面溫度較底面溫度高，這種溫度差會(huì)造成板的中部隆起；夜間溫度低，板的頂面溫度低于底面溫度，會(huì)使板的周邊和角隅翹起。當(dāng)板塊劃分不合理或平面尺寸過大時(shí)，在板內(nèi)產(chǎn)生過大的應(yīng)力，而造成板的

10、斷裂或拱脹翹曲等現(xiàn)象（見下圖）。 14 施工期水化反應(yīng)的拉壓應(yīng)力和養(yǎng)生期收縮應(yīng)力過大 14 施工期水化反應(yīng)的拉壓應(yīng)力和養(yǎng)生期收縮應(yīng)力過大 在施工期間，水泥和水混合，立即發(fā)生水化放熱反應(yīng)，放出相當(dāng)一部分熱量，水化反應(yīng)初始幾分鐘內(nèi)，放熱速度最快，此時(shí)僅有很少的水泥被水化，而大部分水化物附著在水泥粒子表面，形成薄膜保護(hù)層，阻礙其水化反應(yīng)進(jìn)行，在以后的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，放熱是時(shí)增時(shí)減，放熱不均，至使砼產(chǎn)生脹縮變形，而這種變形又受到內(nèi)部骨料及外部邊界的約束，這樣砼內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的拉壓應(yīng)力。在養(yǎng)生期間，由于砼的導(dǎo)熱性能差，表面與內(nèi)部形變無法同步，在外界溫差的作用下，容易產(chǎn)生干縮應(yīng)變，當(dāng)拉壓應(yīng)力和干縮應(yīng)力過大時(shí)，砼初

11、期開裂變形也就難以避免。 在施工期間，水泥和水混合，立即發(fā)生水化放熱反應(yīng)，放出相當(dāng)一部分熱量，水化反應(yīng)初始幾分鐘內(nèi)，放熱速度最快，此時(shí)僅有很少的水泥被水化，而大部分水化物附著在水泥粒子表面，形成薄膜保護(hù)層，阻礙其水化反應(yīng)進(jìn)行，在以后的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，放熱是時(shí)增時(shí)減，放熱不均，至使砼產(chǎn)生脹縮變形，而這種變形又受到內(nèi)部骨料及外部邊界的約束，這樣砼內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的拉壓應(yīng)力。在養(yǎng)生期間，由于砼的導(dǎo)熱性能差，表面與內(nèi)部形變無法同步，在外界溫差的作用下，容易產(chǎn)生干縮應(yīng)變，當(dāng)拉壓應(yīng)力和干縮應(yīng)力過大時(shí)，砼初期開裂變形也就難以避免。 15 原材料質(zhì)量和配合比的設(shè)計(jì)也是一個(gè)重要影響因素 15 原材料質(zhì)量和配合比的設(shè)計(jì)也是

12、一個(gè)重要影響因素 砼是由粗細(xì)骨料作為骨架，水泥凈漿作為膠凝材料構(gòu)成的混合料。砼的強(qiáng)度主要由水泥硬化而產(chǎn)生，水泥的質(zhì)量直接影響路面的質(zhì)量，它的凝結(jié)時(shí)間、安定性、干縮率等指標(biāo)必須符合規(guī)范要求。水泥的主要技術(shù)指標(biāo)如下。 砼是由粗細(xì)骨料作為骨架，水泥凈漿作為膠凝材料構(gòu)成的混合料。砼的強(qiáng)度主要由水泥硬化而產(chǎn)生，水泥的質(zhì)量直接影響路面的質(zhì)量，它的凝結(jié)時(shí)間、安定性、干縮率等指標(biāo)必須符合規(guī)范要求。水泥的主要技術(shù)指標(biāo)如下。 道路水泥的齡期 表1 道路水泥的齡期 表1 其主要物性指標(biāo)為： 其主要物性指標(biāo)為： 細(xì)度：80mm篩篩余100%； 細(xì)度：80mm篩篩余100%； 凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間1h，終凝時(shí)間10h；

13、凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間1h，終凝時(shí)間10h； 安定性：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格； 安定性：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格； 4）干縮率：28d干縮率0.10% 。 4）干縮率：28d干縮率0.10% 。 5）耐磨性：磨損量0.36g/cm2，含泥量應(yīng)從嚴(yán)控制。 5）耐磨性：磨損量0.36g/cm2，含泥量應(yīng)從嚴(yán)控制。 作為細(xì)集料的砂，如果砂的級(jí)配偏細(xì)，盡管配制的混合料粘性大，保水性好，但砼干縮性大，容易產(chǎn)生細(xì)微裂縫。同時(shí)，如果砂中有害雜質(zhì)過多，也影響砼強(qiáng)度。 作為細(xì)集料的砂，如果砂的級(jí)配偏細(xì)，盡管配制的混合料粘性大，保水性好，但砼干縮性大，容易產(chǎn)生細(xì)微裂縫。同時(shí)，如果砂中有害雜質(zhì)過多，也影響砼強(qiáng)度。 粗集料作為

14、主要骨料，對(duì)砼質(zhì)量舉足輕重，如果碎石或卵石壓碎值過低、含泥量過大、針片狀顆粒過多等都易產(chǎn)生裂縫，無法保證砼質(zhì)量。粗集料主要技術(shù)指標(biāo)見表2。 粗集料作為主要骨料，對(duì)砼質(zhì)量舉足輕重，如果碎石或卵石壓碎值過低、含泥量過大、針片狀顆粒過多等都易產(chǎn)生裂縫，無法保證砼質(zhì)量。粗集料主要技術(shù)指標(biāo)見表2。 水泥砼用粗集料的技術(shù)要求 表2 水泥砼用粗集料的技術(shù)要求 表2 砼的品質(zhì)不僅與各組成材料的技術(shù)性質(zhì)有關(guān)，而且還和各材料在砼中的相對(duì)含量即配合比有關(guān)，如果單純追求經(jīng)濟(jì)效益而偷工減料，將為砼質(zhì)量埋下隱患。在路面斷裂的原因中，原材料不合格和配合比達(dá)不到設(shè)計(jì)要求這兩個(gè)因素占有相當(dāng)大的比例，事實(shí)上也是如此。 砼的品質(zhì)不

15、僅與各組成材料的技術(shù)性質(zhì)有關(guān)，而且還和各材料在砼中的相對(duì)含量即配合比有關(guān)，如果單純追求經(jīng)濟(jì)效益而偷工減料，將為砼質(zhì)量埋下隱患。在路面斷裂的原因中，原材料不合格和配合比達(dá)不到設(shè)計(jì)要求這兩個(gè)因素占有相當(dāng)大的比例，事實(shí)上也是如此。 16 施工質(zhì)量不良引起砼路面斷裂 16 施工質(zhì)量不良引起砼路面斷裂 161 砼澆筑沒有連續(xù)作業(yè)，已澆筑的接茬面出現(xiàn)初凝，與新澆筑的砼間就會(huì)出現(xiàn)薄弱面，引起應(yīng)力集中，人為造成一條不規(guī)格的裂縫； 161 砼澆筑沒有連續(xù)作業(yè)，已澆筑的接茬面出現(xiàn)初凝，與新澆筑的砼間就會(huì)出現(xiàn)薄弱面，引起應(yīng)力集中，人為造成一條不規(guī)格的裂縫； 162 砼拌和時(shí)間過長(zhǎng)或過短，振搗不密實(shí)，模板嚴(yán)重變形、澆

16、筑順序不當(dāng)?shù)染鶗?huì)造成砼缺陷，為砼裂縫的產(chǎn)生提供了條件； 162 砼拌和時(shí)間過長(zhǎng)或過短，振搗不密實(shí)，模板嚴(yán)重變形、澆筑順序不當(dāng)?shù)染鶗?huì)造成砼缺陷，為砼裂縫的產(chǎn)生提供了條件； 163 切縫不及時(shí)，應(yīng)力集中就無法人為控制，而造成不規(guī)格的裂縫出現(xiàn)； 163 切縫不及時(shí)，應(yīng)力集中就無法人為控制，而造成不規(guī)格的裂縫出現(xiàn)； 164 養(yǎng)生不及時(shí)或不充分，容易出現(xiàn)砼初期干縮裂縫，特別是夏季施工，這個(gè)問題尤為突出； 164 養(yǎng)生不及時(shí)或不充分，容易出現(xiàn)砼初期干縮裂縫，特別是夏季施工，這個(gè)問題尤為突出； 165 砼強(qiáng)度未達(dá)到一定程度而過早開放交通，也易使路面斷裂。 165 砼強(qiáng)度未達(dá)到一定程度而過早開放交通，也易使路

17、面斷裂。 2防止裂縫產(chǎn)生的方法與對(duì)策 2防止裂縫產(chǎn)生的方法與對(duì)策 21合理設(shè)計(jì)，控制交通 21合理設(shè)計(jì)，控制交通 根據(jù)遠(yuǎn)景交通流量，在施工工藝和設(shè)備滿足的前提下，適當(dāng)提高板塊的設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)嚴(yán)格控制重交通，防止超載現(xiàn)象的發(fā)生，合理分配交通流量，防止路面過度疲勞，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)使用壽命。 根據(jù)遠(yuǎn)景交通流量，在施工工藝和設(shè)備滿足的前提下，適當(dāng)提高板塊的設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)嚴(yán)格控制重交通，防止超載現(xiàn)象的發(fā)生，合理分配交通流量，防止路面過度疲勞，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)使用壽命。 22 加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量的控制，嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行基層施工，切不可急功近利，一定要按科學(xué)規(guī)律辦事。 22 加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量的控制，嚴(yán)格

18、按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行基層施工，切不可急功近利，一定要按科學(xué)規(guī)律辦事。 23 合理劃分板塊，縮縫、脹縫和施工縫的設(shè)置一定要正確合理，防止應(yīng)力集中而造成破壞。 23 合理劃分板塊，縮縫、脹縫和施工縫的設(shè)置一定要正確合理，防止應(yīng)力集中而造成破壞。 24 選用合格的原材料，達(dá)不到要求的材料嚴(yán)禁使用，防患于未然。同時(shí)，設(shè)計(jì)合理的配合比，并準(zhǔn)確計(jì)量。配合比一旦確定，不要隨意改變，以確保砼質(zhì)量的穩(wěn)定性。 24 選用合格的原材料，達(dá)不到要求的材料嚴(yán)禁使用，防患于未然。同時(shí)，設(shè)計(jì)合理的配合比，并準(zhǔn)確計(jì)量。配合比一旦確定，不要隨意改變，以確保砼質(zhì)量的穩(wěn)定性。 25 加強(qiáng)管理，確保施工質(zhì)量： 25 加強(qiáng)管理，確

19、保施工質(zhì)量： 251 保持砼澆筑的連續(xù)性，如不可能，盡量澆筑到脹縫處或縮縫處，并做成施工縫的構(gòu)造型式。 251 保持砼澆筑的連續(xù)性，如不可能，盡量澆筑到脹縫處或縮縫處，并做成施工縫的構(gòu)造型式。 252 選用強(qiáng)制式拌和機(jī)，嚴(yán)格控制拌和時(shí)間，不少于90S/盤，并保證要求的坍落度。 252 選用強(qiáng)制式拌和機(jī)，嚴(yán)格控制拌和時(shí)間，不少于90S/盤，并保證要求的坍落度。 253 合理按排澆筑順序，加強(qiáng)振搗，振搗棒快進(jìn)慢拔，使板體上下均勻密實(shí)，嚴(yán)防漏振。 253 合理按排澆筑順序，加強(qiáng)振搗，振搗棒快進(jìn)慢拔，使板體上下均勻密實(shí)，嚴(yán)防漏振。 254 適時(shí)鋸縫（縮縫）不過夜，鋸縫時(shí)間（夏季）一般為成型后810h，

20、只要不出現(xiàn)咬口、毛邊等現(xiàn)象，宜早不宜遲。鋸縫兩端要貫通。 254 適時(shí)鋸縫（縮縫）不過夜，鋸縫時(shí)間（夏季）一般為成型后810h，只要不出現(xiàn)咬口、毛邊等現(xiàn)象，宜早不宜遲。鋸縫兩端要貫通。 255 砼初凝后即開始養(yǎng)護(hù)，采用濕麻袋或草墊，濕養(yǎng)37d，夏季適當(dāng)延長(zhǎng)。也可噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，注意噴灑均勻，防止漏灑。 255 砼初凝后即開始養(yǎng)護(hù)，采用濕麻袋或草墊，濕養(yǎng)37d，夏季適當(dāng)延長(zhǎng)。也可噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，注意噴灑均勻，防止漏灑。 256 使用真空吸水工藝，提高砼的密實(shí)度，降低水灰比，從而改善砼的物理力學(xué)性能。減少混合料的含水量，使凝固時(shí)的收縮量大大減少，有效地防止砼在施工期間的塑性開裂。 256 使用真空吸水工藝，提高砼的密實(shí)度，降低水灰比，從而改善砼的物理力學(xué)性能。減少混合料的含水量，使凝固時(shí)的收縮量大大減少，有效地防止砼在施工期間的塑性開裂。 257 在冬季施工中，選用合適的外加劑，如早強(qiáng)劑、早強(qiáng)減水劑或防凍劑等，對(duì)促進(jìn)砼早期強(qiáng)度的發(fā)展，防止砼受凍破壞能起到非常明顯的效果。 257 在冬季施工中，選用合適的外加劑，如早強(qiáng)劑、早強(qiáng)減水劑或防凍劑等，對(duì)促進(jìn)砼早期強(qiáng)