劉國龍

摘要:當(dāng)前水泥混凝土路面在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用比較普遍,就其在施工和養(yǎng)護(hù)中出現(xiàn)的各種病害、裂縫產(chǎn)生的過程,混凝土原材料、配合比、水灰比、施工操作等對質(zhì)量的影響,以及產(chǎn)生外觀質(zhì)量缺陷的原因進(jìn)行了比較全面的評述。

關(guān)鍵詞:路面;病害;探討

近年來,水泥混凝土路面在高速公路中的建設(shè)發(fā)展迅猛,但工程質(zhì)量不盡人意,并導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用大大增加,為了能更好地控制好水泥混凝土路面的質(zhì)量,下面就高速公路上常見的水泥混凝土路面質(zhì)量問題并結(jié)合自己在多年來的施工管理經(jīng)驗(yàn)做些探討。

1 影響混凝土強(qiáng)度的一些原因

1.1 選用材料不當(dāng)

1.1.1 骨料中針片狀石子含量過高

針片狀石子在混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象,空隙率較大,受壓易折斷,從而影響混凝土強(qiáng)度。

1.1.2 選用較細(xì)的砂、且雜質(zhì)含量過高

根據(jù)規(guī)范規(guī)定:砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.5以上,含泥量不超過3%。

1.1.3 水泥隨意摻合使用

因不同水泥中混合物質(zhì)量及摻量都不同,摻合后將使水泥性能發(fā)生變化,標(biāo)號降低,從而影響混凝土的強(qiáng)度。

1.1.4 粗骨料采用礫石

礫石因表面光滑、無棱角,與水泥砂漿的粘結(jié)不夠好,使混凝土強(qiáng)度降低。應(yīng)采用機(jī)軋碎石作骨料。

1.1.5 砂、石材料內(nèi)含有雜質(zhì)

根據(jù)規(guī)范規(guī)定:粗骨料含泥量不超過1%,砂含泥量不超過3%。砂、石材料內(nèi)雜質(zhì)的含量對路面塑性收縮開裂和干縮變形影響很大。

1.1.6 對粗骨料最大粒徑控制不嚴(yán)

根據(jù)規(guī)范規(guī)定:水泥混凝土路面最大集料粒徑為40毫米。但在施工中往往控制不嚴(yán)。大粒徑集料的混凝土彎拉強(qiáng)度相對偏小。

1.2 外加劑對混凝土強(qiáng)度的影響

摻有早強(qiáng)劑或速凝劑的混凝土中,因水泥短期內(nèi)水化、硬化,使水泥顆粒表面生成一層硬亮,阻礙水泥進(jìn)一步水化,導(dǎo)致后期強(qiáng)度偏低。

1.3 配合比控制不嚴(yán)以及計(jì)量不準(zhǔn)確

1.3.1 水灰比的問題

混凝土中的拌合水分自由水和化合水兩部分?；纤淖饔檬鞘顾嗨夂退?剩余的皆為自由水,它是為了滿足操作的要求。自由水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發(fā),使混凝土內(nèi)部形成空隙。如水灰比偏大,使混凝土密實(shí)度降低,強(qiáng)度也就降低;但水灰比偏小時,因和易性差,影響施工操作,也難以振搗密實(shí),使混凝土強(qiáng)度降低。因此要嚴(yán)格控制水灰比。

1.3.2 計(jì)量不準(zhǔn)確

混凝土的配合比是根據(jù)混凝土強(qiáng)度、耐久性、耐磨性、和易性來確定的。根據(jù)規(guī)定計(jì)量誤差:水泥1%,粗骨料3%,水1%,外加劑2%。同時計(jì)量不準(zhǔn)確也影響砂石材料的級配,沒有一個好的級配,混凝土的密實(shí)度就難以保證。新規(guī)范中作出了明確規(guī)定:水泥混凝土路面、大橋特大橋、隧道等有大體積混凝土施工的工程應(yīng)采用拌和站并必須配置一定數(shù)量的自動計(jì)量設(shè)備,禁止用體積法計(jì)量。

1.4 施工操作不規(guī)范

1.4.1 砂石材料含水率的測定

砂石材料的含水量是隨氣候變化而變化的。施工中住往根據(jù)設(shè)計(jì)而不考慮這一因素,從而使水灰比失去控制。事實(shí)上,在施工現(xiàn)場要在每班開工前及天氣變化時,對砂石材料進(jìn)行含水量的測定,及時對水灰比進(jìn)行調(diào)整。

1.4.2 標(biāo)高控制不嚴(yán),使混凝土板塊厚薄不均,造成混凝土強(qiáng)度不勻,在混凝土板塊厚薄不均界面,在外力作用下及收縮時產(chǎn)生拉應(yīng)力,易產(chǎn)生裂縫,影響混凝土的使用質(zhì)量。

1.4.3 振搗不密實(shí)

從現(xiàn)場取芯的芯樣上,往往會發(fā)現(xiàn)芯樣氣孔較多。這是混凝土振搗不密實(shí)的表現(xiàn),混凝土有足夠的彎拉強(qiáng)度,來自于它的密實(shí)度。

1.4.4 隨意向混凝土中加水

這種行為與水灰比過大的情況類似。隨意加水會使混凝土中自由水份增加,隨著水份蒸發(fā),使混凝土內(nèi)空隙增大。

1.4.5 養(yǎng)護(hù)不及時

混凝土的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的形成及增長有一個過程,并需要有一定的溫度和濕度條件。如不及時養(yǎng)護(hù),會影響混凝土水化作用的正常進(jìn)行和水化物的生成,從而影響混凝土的強(qiáng)度。

1.4.6 一盤中多余的混凝土在澆筑間歇攤在基層上面

對于在工作間歇遇到一盤多余的混凝土攤鋪在基層上的做法,這是不允許的。但在工作中確實(shí)也碰到過,特別是在低等級公路的混凝土澆筑中較為多。很顯然,加了這一薄層使面層厚度減少,且薄層未經(jīng)振搗結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低,由于這一薄層的存在勢必影響面層的強(qiáng)度。

2 裂縫

產(chǎn)生裂縫的原因很多,從時間上可分硬化前和硬化后兩個過程。

2.1 在硬化前,混凝土還處于塑性狀態(tài),由于各種組成材料的密度不同而發(fā)生沉降,內(nèi)部自由水析出,引起沉降收縮裂紋,這一般發(fā)生在抹面層的時候。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時,因水份很快被基層吸收,引起混凝土較大地收縮也會產(chǎn)生寬而深的裂縫。為防止沉降裂縫的發(fā)生,可采取以下防治措施:

2.1.1 混凝土澆筑后,在尚未出現(xiàn)析水前,應(yīng)防止強(qiáng)風(fēng)吹拂和烈日曝曬。

2.1.2 同時在澆筑后要及時養(yǎng)護(hù),防止混凝土表面水份蒸發(fā)而干燥。

2.1.3 澆筑混凝土前,應(yīng)將路基基層澆濕。

2.1.4 采用二次抹面,以減少表面收縮裂紋。

2.1.5 避開高溫氣候施工。在高溫天氣下,水泥水化作用加快,內(nèi)部水化熱不易及時散開,從而產(chǎn)生溫度裂縫,同時因水份蒸發(fā)加快,使混凝土迅速干燥而收縮,易產(chǎn)生收縮裂縫。

2.2 硬化后,由于施工不當(dāng)或材料質(zhì)量問題而產(chǎn)生裂縫

2.2.1 干縮裂縫

因水份蒸發(fā),使干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度,使混凝土產(chǎn)生裂縫。它的特征是表面開裂,走向縱橫交錯,沒有一定的規(guī)律,形似龜紋,縫寬和長度都很小,與發(fā)絲相似。

引起干縮裂縫的因素主要有:(1)水泥中的硅酸二鈣可產(chǎn)生很多肢體,它在干濕作用下,體積變化很大。水泥中的鋁酸三鈣水化時需大量的水,養(yǎng)護(hù)過程中膨脹值大,干燥時收縮亦大。這兩種物質(zhì)含量大時干縮性亦大。(2)混凝土中的用水量對干縮值有很大的影響,當(dāng)用水量增加一定百分?jǐn)?shù)時,干縮值成倍增加。(3)骨料的大小和級配也對干縮值有密切關(guān)系。級配良好時,空隙率小,砂漿含量減少,收縮值相對減少。對使用偏細(xì)砂時,會使混凝土收縮值增大。含泥量大的情況與使用偏細(xì)砂相類似。

2.2.2 由于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫

這主要是因晝夜溫差太大,而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,由于沒有設(shè)置伸縮縫和對混凝土面板進(jìn)行及時切割,而造成面板拉裂。因?yàn)榛炷敛牧蠈囟鹊淖儽榷鸬纳炜s量約為每度0.01毫米,當(dāng)累計(jì)長度內(nèi)溫度應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時,就會發(fā)生裂縫。一般在20-40米范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置伸縮縫,以防斷裂。

2.2.3 基層原因而產(chǎn)生的反射裂縫

由于基層的裂縫沒有進(jìn)行及時處理,而反射到面層,使面層斷裂。目前,水泥混凝土路面基層采用的結(jié)構(gòu)形式以水泥碎(礫)石穩(wěn)定基層為主。因溫度應(yīng)力及其它因素的影響,基層澆筑好后,在一定范圍內(nèi)會自然斷裂,如在基層上人為地設(shè)置一些伸縮縫,為使上下縫對齊,會增加不少施工難度。混凝土水穩(wěn)基層設(shè)置伸縮縫(一般100米內(nèi)不超過5條),以二層油毛氈來處理,油毛氈寬度為50厘米,從施工效果來看比土工布處理較為理想。

3 結(jié)束語

總之,要抓好高速公路混凝土路面的質(zhì)量,除路基質(zhì)量要保證外,必須嚴(yán)格控制材料質(zhì)量,加強(qiáng)試驗(yàn)檢測,做到準(zhǔn)確計(jì)量,及時對配合比作出合理的設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制水灰比;同時,必須規(guī)范操作行為,按規(guī)范施工,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作;另外,積極探索和改進(jìn)施工工藝,以提高混凝土路面的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]《水泥混凝土路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBG97-87交通版).

[2]《公路》雜志1998年第六期.

[3]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ033-95交通版).