时间:2023-06-04 09:28:27
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关键词:混凝土 原因措施
中图分类号:TU37文献标识码: A
1、前言
水泥混凝土是土木工程中使用最广泛、用量最多的一种混合材料。它具有许多优点。但也存在一些弱点.如均匀性差、离散性大,容易产生裂缝,尤以裂缝为突出病害.也是长期困扰我们工程技术人员的问题。
2、裂缝产生的原因
混凝土在硬化过程中会产生体积变形。由于各种材料的线膨胀系数不同,由互相约束而产生初始压应力、拉应力或剪应力,造成在骨料与水泥石的粘结面上或水泥石本身之间出现肉眼难以看到的细微裂缝,一般称之为微裂缝。在荷载或温度作用下,裂缝扩展,并逐渐互相贯通,从而出现较大的肉眼可以看到的裂缝。一般宽度达到0.03~0.05 mm时称为宏观裂缝,即通常所说的裂缝混凝土的裂缝实际上是微裂缝的扩展。微裂缝在混凝土中是不可避免的,对使用影响不大。钢筋混凝土规范明确规定:结构在所处的不同条件下。允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中,应尽可能采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度.尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。
3、裂缝的分类及预防措施
3.1塑性裂缝
塑性裂缝一般出现在结构表面,形状不规则.且长短不一,短的仅20~30cm,长的可达2~3m,宽l~5 mm,类似干燥后的泥浆面。塑性裂缝大都出现在混凝土浇筑初期,一般在浇筑几小时之后出现。当混凝土本身与外界气温相差悬殊。或本身温度长时间过高,而气候又很干燥时,便会出现塑性裂缝
3.1.1塑性裂缝的成因
塑性裂缝多是由于混凝土浇筑后表面没有及时覆盖,受到风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,体积急剧收缩引起的。因为此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形能力,从而开裂。另外,使用收缩率较大的水泥和使用过量的细砂和粉砂以及水灰比过大、模板过于干燥也会导致塑性裂缝。
3.1.2塑性裂缝的预防措施
(1)选用干缩较小、早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥,严格控制水泥用量和掺合料的用量,选用级配良好的砂子和石子。气温较低时,在混凝土中添加促凝剂.以加速混凝土的凝结和强度发展,或加入一定量的纤维.如钢纤维、聚丙烯纤维等
(2)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透。
(3)振捣密实,减少混凝土的收缩量。
(4)混凝土浇筑后,在初凝前完成抹平工作,终凝前完成压光工作,抹光后及时用潮湿的草袋或塑料薄膜覆盖,认真养护。
(5)在气温高、风速大、空气干燥的天气施工时,加挡风设施。混凝土浇筑后应及早进行喷水养护,使其保持湿润,大面积混凝土宜浇筑完一段养护一段。在炎热季节,需加强表面的抹压和养护,必要时加设遮阳挡风及喷雾设施等。
3.2干缩裂缝
干缩裂缝一般处于结构的表面,尺寸多在0.O5~0.20mm之间,其走向纵横交错,没有规律性。较薄的梁板构件的干缩裂缝多沿短边方向分布:整体性结构的干缩裂缝多发生在截面变化处;预制构件的干缩裂缝多发生在箍筋位置。干缩裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后在表层和侧面出现,并随温度和湿度变化而逐渐发展。
3.2.1千缩裂缝的成因
干缩裂缝的产生一般缘于养护不当。在风吹日晒下,混凝土表面水分散失过快,体积迅速收缩,而内部温度变化小。收缩小,表面的收缩变形受到内部混凝土的约束,产生拉应力.引起混凝土表面裂缝 或者构件因水分蒸发而产生体积收缩.受到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。
3.2.2干缩裂缝的预防措施
(1)选择合适的水泥品种和用量。
(2)混凝土的干缩受用水量影响很大,在同一水泥用量下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比。综合考虑水泥用量和用水量,水灰比越大,干燥收缩越大。因此,在混凝土配合比设计过程中应尽可能将每立方米混凝土的用水量控制在170kg以下。
(3)矿渣、火山灰等粉状混合料掺加到混凝土中一般都会增大混凝土的干缩值,但是质量好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰由于内比表面积小、需水量少,故能降低湿混凝土干缩值
(4)掺加减水剂,特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干缩值,但是对于某些减水剂,尤其是具有引气作用时,有增大混凝土干缩的趋势。因此,要选用干燥收缩小的外加剂。
(5)混凝土浇筑面受到风吹目晒,表面干燥过快,受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果在混凝土终凝之前进行早期保温、保湿养护,对减少干燥收缩有一定的作用。
3.3温度裂缝
温度裂缝一般走向无一定规律。梁、板类长度尺寸较大的构件,裂缝多平行于短边:大面积的构件,裂缝常纵横交错;深入的和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密,裂缝宽度一般在0.5~10mm之间。热胀引起的温度缝是中间粗、两端细。冷缩裂缝的粗细变化不太明显,其宽度在0.5 mm以下,且从上至下没有太大变化、温度裂缝大多发生在施工的中后期,缝宽受温度变化影响较明显。
3.3.1温度裂缝的成因
温度裂缝多缘于较大温差、水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的前7天内.从而使混凝土内部温度升高,对大体积混凝土来说,这种现象更严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度高,形成温度梯度,造成温度变形和温度应力,温度应力和温度差成正比,当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时,就会产生裂缝。这种裂缝初期出现时很细,随着时间的发展而继续扩大,甚至出现贯穿的情况。
3.3.2温度裂缝的预防措施
(1)混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关,对于大体积混凝土,其形成的温度应力与结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。
(2)应考虑选择粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥或复合水泥。对于体积较大的结构,应优先选择中热水泥甚至低热水泥。
(3)可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。
(4)在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、引气的外加剂。
(5)对于大体积混凝土,应控制混凝土料的入模温度;掌握好浇筑的时间;加强养护,一般在浇筑完成后,对混凝土表面进行覆盖,并进行测温跟踪,以保证混凝土内、外温差不超过25度,否则应立即采取措施来改善。
3.4荷载裂缝
混凝土构件或结构在使用荷载、施加预应力、台座(施工时)或基础(使用时)变形时可能产生裂缝 荷载裂缝的分布、形状随荷载形式而异 在不改变混凝土等级的情况下,要使混凝土不产生荷载裂缝,关键是控制应力值,通常需通过结构验算和合理的施工方法来解决。
【关键词】水泥地面起砂原因预防措施处理方法
一、引言
在建筑房屋中通常采用水泥砂浆面层。由于面层较薄(多数为20mm左右),人们活动频繁,磨擦、撞击较多,加上施工操作、材质等问题,楼地面起砂现象已成为严重的质量通病。如何防止和处理地面起砂,将质量通病彻底消除在萌芽状态,是建筑施工过程中需要认真研究的一个重要课题。
二、起砂的原因分析
近年来我中心检测了多起因水泥地面起砂的建筑工程,究其原因分析如下:
1、水灰比配制不当
(1)水灰比过小,致使水泥用量较多,砂浆比较干硬,施工困难,破坏了面层强度。
(2)水灰比过大。为了增强混合料的和易性,随意加大水灰比,致使水泥用量过少,表面产生泌水现象,砂浆强度降低,面层不耐磨,在其表面行走后出现松散的水泥灰,产生起砂现象。
2、原材料不符合要求
(1)水泥强度等级低,使用安定性不合格、过期、受潮、结块的水泥。
水泥存放时间过长,保管不善,出现受潮、结块现象,仍用于水泥地面施工,致使水泥活性受影响,导致砂浆面层强度降低;水泥安定性不合格,在凝结硬化时变形过大,大大降低了整体强度,表面松动,在外力作用下,面层容易脱落、剥离,形成起砂。
(2)砂的粒径过细,含泥量过大。
砂的粒径过细,拌合时水灰比增大,降低强度;砂的含泥量过大,减小了单位体积的水泥用量,在拌制时影响粘结力,降低强度,造成表面耐磨性降低,产生起砂现象。
3、搅拌不均匀
砂浆搅拌不均匀,砂浆收缩时浇水,吃水不一,水分过多处容易出现起砂、脱皮现象。
4、压光时间掌握不当
没有熟悉水泥硬化的基本原理,安排的工序不当或底层较干或较湿等,导致地面压光时间过早或过迟。
(1)压光时间过早,由于水泥的水化作用才开始进行,游离水分还比较多,不利于消除表面孔隙和气泡等缺陷,且会使表面扰动,消弱水泥砂浆面层强度。
(2)压光时间过迟,水泥的胶凝体结构已经形成硬化,表面较干,表面层的毛细孔及抹痕没有办法去掉,硬性压光极易损伤表面的强度和抗磨性能。
(3)施工人员为了操作方便,洒水湿润并强行抹压,造成地面内部结构破坏,强度降低,导致起砂。
5、没有进行适当的养护和保温措施
(1)未能及时养护或养护不充分。砂浆拌和后,经过初凝和终凝到硬化,在潮湿环境的水化作用下,继续向水泥颗粒内部深入进行,砂浆的强度在水化作用下不断增长。如果养护时间过早,表面较“嫩”,水分太多,会导致表面的脱皮、起砂;如果养护时间过长,硬化的深层作用会因为水化热引起的水分迅速蒸发,形成缺水状态,减缓硬化速度,使得强度与耐磨能力明显降低。
(2)在没有保温措施的冬季低温施工时,砂浆容易受冻,表面的强度被破坏,且受冻后,体积膨胀,在解冻后不能恢复,使得空隙率变大,表面形成松散的颗粒,大大降低了表面的强度,经人走动就会起砂。
例如:我市某工程在2010年1月冬季罕见低温下进行厂房地面施工,由于未采取相应的保温措施,致使地面局部受冻,解冻后表面出现松散颗粒,随着上人次数的增多,受冻部位的起砂范围不断扩大,截至检测前,大部分地面已经起砂、起灰、脱落。
6、没有实行有力的成品保护
在水泥地面砂浆强度没有达到一定强度时,上人走动或进行下道工序,地面的扰动较大,破坏了强度和抗磨性,从而导致表面出现松散颗粒,引起地面被摩擦起砂。
三、起砂的预防措施
1、严控原材料
(1)水泥的选用
在水泥品种的选择上应优先选用普通硅酸盐水泥。因为普通硅酸盐水泥具有水化热高、抗冻性好且早期强度增长较快、安定性好等优点,有利于冬季施工,能有效地防止地面早期受冻。另外不得混用水泥,禁用火山灰水泥。特别要注意面层所用水泥品种与底层细石混凝土所用水泥强度等级、品种是否一致。严禁使用存放期超过3个月的过期水泥及受潮、结块水泥。对进场使用的水泥必须进行安定性及强度试验,合格后方准使用。
(2)细骨料的选用
应严格控制不得使用细砂,宜采用中粗或粗砂,采用细度模数在3.0~2.3之间的中砂且含泥量不应大于3%。因为使用细砂拌制的砂浆往往干缩性大,地面易开裂,保水性也差,不利于地面砂浆压光。
2、严格控制水灰比
水灰比的大小是直接影响砂浆强度的一个重要因素。在工程施工中,要适当控制水灰比,使砂浆处在半干硬性状态,用于地面的水泥砂浆稠度不应大于35mm。
3、控制好施工工艺
(1)水泥砂浆地面施工前,基层必须清理干净。清理后应提前2~3天洒水,湿润基层。
(2)水泥砂浆地面应尽量安排在墙面、天花板的粉刷等装饰工程完成之后进行。施工必须一次成活,严禁修补,剔凿。
(3)掌握好压光时间,一般不应少于三遍。第一遍应在面层铺设后,先用木抹子槎打,抹压平整,达到面层材料均匀、紧密,与基层结合牢固,以表面不出现水层为宜;第二遍压光应在水泥砂浆初凝后进行(一般指上人时有脚印但不明显下陷),把凹坑、砂眼、脚印等压平整、不漏压,这样能有效消除的气泡和孔隙等地面面层的缺陷;第三遍压光要在水泥砂浆终凝前完成,是压光的关键工序,压光时用力均匀,消除抹痕,使表面光滑平整。
4、做好养护工作
产品的保护和养护尤为重要,水泥砂浆面层养护时间应根据面层表面物理特征确定,即看见表面开始泛白,用手指甲划表面显示出白色划痕即可养护。养护周期应控制在7~14d为宜,以满足水泥砂浆强度增长要求。
严禁在强度较低时过早使用,如若使用势必中断养护,影响强度增长,面层则遭损伤。严禁在新做好的水泥面层上拌和砂浆,否则会使原有光洁的面层受损变得粗糙而引起起砂现象。在养护期间,严禁上人作业或堆物,减少地表面的磨擦、扰动,以保证强度的抗磨性。
5、切实重视冬季施工
冬季有冰冻现象,切实保障地面的冬季施工。水泥地面一般面积大,面层薄,又是湿作业,故一定要注意冻害问题,特别是防止早期受冻,必须确保施工环境的温度应在5℃以上。
除此之外,冬季使用炉火升温时,要架设烟囱向室外排放烟气,切勿在新做的水泥地面上生炭火升温。因为燃烧会产生二氧化碳气,它将与水泥水化后生成的尚未结晶硬化的氢氧化钙起化学反应(CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O),生成有害物质碳酸钙,它能阻碍水泥的水化作用,导致面层强度急剧下降,从而造成地面起砂。
以上是防止地面起砂的重要因素。施工中如在某几方面甚至某一方面疏忽大意,就会产生水泥砂浆面层起砂的质量问题。
四、起砂的治理方法
1、地面起砂面积不大且不严重
(1)起砂部分用磨石水磨,直到地面露出坚硬、平整、光亮的表面方可。
(2)清理面层,再用钢丝刷清除松动砂粒并冲洗干净,最后在湿润面层上(但不得积水),用纯水泥浆罩面、压光、适时养护。
2、大面积起砂现象的治理
用107胶水泥浆修补。操作顺序为:首先清除浮砂并冲洗干净,有凹痕处先用水泥拌和少量107胶制成的腻子嵌平107胶加水(约一倍水)搅匀刷地面一遍,以增强与地面的粘结力用107胶水泥浆分层涂刷3~4遍(室温控制在l0℃以上,因为当室内温度低于l0℃时,107胶将变稠甚至会结冻。如若结冻施工时应提高室温,不宜直接用火烤加温或加热水的方法解冻。)。特别值得注意的是:107胶的合理掺量应控制在水泥重量的20%左右,多了强度会降低,少了影响粘结力。
107胶水泥浆重量配合比的底层胶浆比为水泥:107胶:水=1:0.25:0.35;面层胶浆比为水泥:107胶:水=1:0.2:0.45。养护2~3d后,再用细砂轮打磨、上蜡。但必须注意的是:首先在施工处理前,应将水泥地面全面检查一遍,对起砂部位不能遗漏,尤其是受冻部位;再者是要严格按施工工艺操作,处理不好,达不到治理效果。
3、严重起砂且面积很大
将面层全部剔除、翻修处理。操作顺序为:剔除面层、清理浮砂表面凿毛、湿润用素水泥浆(水灰比为0.4~0.5)刷一遍,增加地面粘结力用1:2水泥砂浆铺设面层,严格做到随刷浆随铺设面层压光、适时养护。
关键词:水泥混凝土;路面;病害;措施
水泥混凝土路面以其抗压、抗弯、抗磨损高稳定性等诸多优势得到普遍应用,但往往因工程量小,施工工艺简单,非主线工程等因素,放松对其质量控制细节的要求,从而出现不同程度的病害。
1.水泥砼路面病害产生的原因
1.1裂缝类病害的成因分析
由于水泥砼路面的非均质性、低韧性及现场环境条件和施工工艺水平的可变性,很难完全避免砼面板的开裂,因此,裂缝类病害在水泥砼路面病害中较为常见。
纵向裂缝是顺道路中心方向出现的,修补不及时,往往会变成贯穿裂缝。出现的主要原因是:(1)、路基发生不均匀沉陷;(2)、砼面板厚度与基础强度不足导致产生荷载型裂缝。
横向裂缝是沿着与道路中心线大致垂直的方向产生的,出现的主要原因是:(1)、砼路面锯缝不及时,砼面板由于温缩和干缩发生断裂;(2)、由于切缝深度过浅,应力没有释放,因而在临近缩缝处产生新的收缩缝;(3)路基发生不均匀沉陷;(4)、砼面板厚度与强度不足,在荷载和温度应力作用下产生强度裂缝。
斜向裂缝横贯砼路面板角或与行车方向相交成锐角,主要原因是由于下卧土层发生唧泥病害或不均匀沉陷而使板边丧失支撑,在重载反复作用下产生裂缝。
交叉裂缝表现为砼面板裂缝相互交叉,主要是不良路基土的不均匀沉降导致的,此外,超载、重载的重复作用也可能引起这种破坏。
1.2变形类病害的成因分析
唧泥产生的主要原因是雨水沿接缝或裂缝渗入基层,在行车荷载作用下,基层的粉细料和水一起被挤出,使基础逐渐失去支撑能力,最终发生砼面板断裂。
错台病害产生的原因是:(1)、唧泥病害处理不及时或不当,路基细料在抽吸作用下向后方板移动、堆积,造成前板低,后板高的错台现象;(2)、基础不均匀沉降,导致缝的两侧形成台阶。
沉陷通常是由于路基土沉降或固结所引起的,特别是接近桥涵构造物处或道路加宽部分会由于压实不足而往往会产生沉陷。
拱起表现为接缝处板块出现向上隆起,横缝两侧的板体明显抬高。产生的主要原因是:(1)、胀缝被砂、石、杂物堵塞,使板伸胀受阻;(2)、胀缝设置的传力杆水平、垂直向偏差大,使板伸胀受阻;(3)、长胀缝砼板在小弯道、陡坡处以及厚度较薄时,易发生纵向的失稳,引起拱胀;(4)、由于基层中存在生石灰及不稳定的废渣,自身发生反应导致路面拱胀。
1.3接缝损坏类病害的成因分析
接缝损害类病害通常表现为水泥砼路面纵横缝两侧50cm宽度内,板边缘砼开裂或成破碎,产生这种现象的原因是:(1)、胀缝被泥砂、碎石等杂物堵塞或传力杆设置不当,阻碍了板块热膨胀,过大的温度应力使板边胀裂;(2)、缩缝使砼板形成临空面,再加上填缝料质量不能保证,使得板边在车轮荷载反复作用下被压碎;(3)、由于切缝时间过早,使缝边较早受到损伤导致日后损坏;(4)、填缝料质量差,如粘结强度低,延伸率及弹性差,不耐老化,填缝料与缝壁粘结不牢靠等。
1.4表面缺陷类病害的成因分析
表面裂纹产生的主要原因是:(1)、铺筑后的砼表面游离水分蒸发过快,体积急剧收缩导致开裂;(2)、砼配合比不合理,水泥用量、砂率过大;(3)、砼表面过渡振荡或抹平;(4)、养护不及时。
起皮表现为面层3-13mm深的砼品质变坏而产生脱落,主要是由于砼路面施工中过度抹面,使用的集料质量不合格或砼配合比不当(如细集料过多)引起的。
露骨是指砼路面在行车作用下水泥砂浆磨损或剥落后石子裸露的现象。主要是由于:(1)、施工时混合料塌落度小或掺入早强剂不当,在平板振捣后,砼就开始凝结,以至待辊筒滚压和收水时,石子已压不下去,抹平后,石子外露表面;(2)、水灰比过大或水泥的耐磨性差,在行车作用下很快磨损或剥落。
坑洞一般表现为路面板表面呈现孔洞状,一般孔的直径为2.5mm-10mm,深度为1mm-5mm。主要原因是:(1)、施工质量差或砼材料中夹带朽木、纸张和泥块等杂物;(2)、某些车辆的金属硬轮或掉落硬物的撞击。
2.预防措施
2.1设计阶段
2.1.1路基设计要对软土路段的土基按规范要求予以处理。路面结构设计要根据当地实际情况,考虑车辆超限超载、多雨气候等不利因素的影响,在设计理论厚度的基础上适当增加基层的厚度,并选择水稳性较好基层。
2.1.2砼路面配合比设计,要用一个连续级配的粗集料作为骨架,用另一个连续级配的细集料填隙,从而形成一个既具有高密实度,又具有高内摩阻力的密骨架结构。
2.2 施工阶段
2.2.1路基施工过程中,要严格按规范要求选好填料,控制填料松铺厚度和粒径,土石要均匀混合,路基要形成一定的横坡度,排水要顺畅,含水量尽量接近或达到最佳含水量,使路基碾压密实,强度均匀,防止路基不均匀沉降。
2.2.2基层施工要选用合格材料,要严格控制基层顶面平整度、横坡度,以确保水泥砼板厚薄均匀,减少砼板与基层顶面的摩阻力;厚度和压实度要达到设计要求,使路基具有足够强度;严禁使用松散材料处理基层不平整表面或标高。在水泥砼浇筑前应先检查基层强度,只有强度(弯沉值或回弹模量)及各项指标达到要求后,方可组织砼面板施工。
2.2.3水泥砼面层施工在原材料的选用上要确保质量,水泥与集料必须符合公路技术规范要求,粗集料要分级后混合,严禁使用统料;细集料细度模数要达到中、粗砂的要求,且含泥量不超标准。
原材料拌合前要测定砂石料含水量,调整施工配合比,严格控制砼配合比和水灰比,合理使用减少剂,搅拌要均匀,塌落满足要求。尽量缩短砼的运输距离和出料高度,以免砼产生离析现象。模板要采用钢模,高度与砼板厚度一致,立模要坚实,采用适当措施,防止模板底部漏浆。砼混合料摊铺要平整,振捣要充分、密实,并不能过振。抹平工序非常重要,操作人员要在空架设置上进度抹平,切勿直接蹲在砼板面操作,砼板平整度必须达到规范要求。在气温较高时施工砼板,表面修整要及时,修整过程要设遮阳棚,避免阳光直射,硬化后要洒水使路面保持湿润。
2.2.4施工机械,先进的机械设备是水泥路面的质量保证。砼路面施工尽量采用先进的、具有自动进料计量的较大型机具设备,并配备齐全。严禁使用淘汰的小型机具。
2.3养护阶段
关键词:水泥混凝土;病害;措施
【分类号】U418.6
一、设计方面
我国在水泥混凝土路面的设计计算理论中,尽管考虑了温度疲劳应力等因素。但设计的板厚依然较薄,难于承受巨大的冲击破坏动能。另外,在实际应用中,过于相信应力计算,而对水泥混凝土路面的典型结构物的研究和实际观测的较少。为此在水泥混凝土路面设计中,应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后,适当提高技术标准和设计厚度,以适应我国公路不断增长的交通量的需要;在软基路段,桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算;其次,水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求,必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题,即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型,合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配;对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上,如果可预见沉降变形过大,可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式;待沉降稳定后,再施工永久混凝土路面板;在路基基层下,地下水位高和多雨地区,应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。
二、施工材料方面
合理地选择原材料,严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提,科学、准确地进行混凝土配合比设计,生产稳定、均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键;推广使用滑模机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板质量的有利措施。传力杆、拉杆的规格、位置、间距必须符合设计要求,与接缝侧壁垂直与路面板和路面中心线平行,嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型,不易振捣密实。致使接缝处的混凝土强度偏低,为此应加强接缝和板角处的振捣;板件成型后,根据当地气温条件及时切割和严格养生,避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙,造成强度不足;应尽量断交施工,如有困难不能断交施工,现场便道一定要平整,避免有大的坑槽和石块,以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂;当路线纵坡超过2%时应及时调整摊铺,一定要顺着上坡方向进行摊铺。以免因坍落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂,拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。
基层施工时,应将基层材料集中进行厂拌,并采用摊铺机进行摊铺,待基层整平压实后,严格进行养生,防止基层出现干缩或温缩裂缝;为减少路基土的压实变形,增加路基强度和稳定性,必须认真进行压实,特别是要加强路堤边部碾压,使路堤横向的密度尽可能均匀;也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接,而需要设置一个不太长的过渡段,在桥头或其他构造物与一般路堤相接处,应进行加载,甚至超载预压加快地基沉降,在可能的条件下,可采用透水性砂砾填筑台背后的路堤,减少开放交通后的填土沉降。
三、施工人员及施工管理
工程质量的形成受到所有参加工程项目施工的管理技术干部、操作人员、服务人员共同作用,他们是形成工程质量的主要因素。因此要控制施工质量,就要培训、优选施工人员,提高他们的素质。首先应提高施工人员的质量意识与预控意识,按照全面质量管理的观点树立质量第一、预控为主的观念。其次提高施工人员的技术素质,管理干部、技术人员应有较强的质量规划、目标管理、施工组织和技术指导。
“管理也是生产力”,管理因素在质量控制中举足轻重。道路工程施工应建立严密的质量保证体系和质量责任制,建设单位、监理公司、承包商应明确各自的责任,各司其责,共同把好质量关。特别是监理工程师要按照项目法人所委托的权限来监督质量,指导施工,检查承包商是否履行合同的职责,是否按合同规定的技术、质量、进度的要求组织施工,同类工程的质量通病是最主要的质量控制目标,在实施全过程管理中要根据水泥混凝土路面的特点及质量通病确定质量目标和攻关内容,再结合质量目标和攻关内容编写施工组织设计,制定具体的质量保证计划和攻关措施。
四、养护方面
水泥混凝土路面养护工作必须贯彻“预防为主、防治结合”方针根据路面的实际情况和具体条件,以及水文、地质、气候、交通和公路等级情况,采取预防性和经常性的保养和相应修补,确保路面处于良好状况,保障行业安全、舒适、畅通。水泥混凝土路面的特点是在养护良好的条件下使用年限比其他路面长,但一旦开始破损,将会迅速发展,因此,必须做好预防性、经常性养护。
水泥混凝土路面的局部损坏,如不及时、有效地加以修复,往往会引起损坏迅速发展,其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护,对混凝土面路必须经常清扫,不让路面上有碎石及其他硬物,免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生,为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料,使接缝填料保持良好的状况,以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内,从而导致路面的破坏,对路面裂缝及早期病害,应及时进行修复处理,防止形成进一步的破坏,还必须重视路面排水系统的养护,经常疏通路面排水设施,防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。
养护接养单位应按《道路养护技术规范》对道路进行精心养护与维修。按照“未损先防,小损即修、养好路面”为原则,定时组织有资质的检测或科研机构进行路面状护调查,确定养护内容,在做好日常巡视检查记录的基础上,编写道路小修保养计划,并严格按计划执行。提高养护队伍素质和机械化的水平,确保公路养护的质量。此外,道路的交通管理部门与路政管理部门应加大对超载车辆的管理力度,因为超载车辆对路面的损坏也是一个不可忽视的因素。只有这样才能把水泥混凝土道路管好、养好,充分发挥投资效益。
综上所述,水泥混凝土路面病害成因,不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关,而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。最佳的防治时机在建设阶段,最好的治理方法就是防范于未然。在建设工程中科学管理,质量层层把关,能最大限度地减小路面病害的发生率。为了充分提高水泥混凝土路面的质量,我个人认为还需要从如下两个方面入手:
1、对道路的建设与使用应进一步加强科学管理
施工单位应采用符合设计要求和产品质量标准的材料,并严格按照质量标准施工;监理单位应恪守其责,加强对工程质量的监管;养护单位应加强养护作业,以保持其使用功能。
关键词:混凝土路面;裂缝;产生原因;预防措施;处理方法
中图分类号:TV543+.6 文献标识码;A
1 针对缝隙开展的预防方法
1.1由于干缩导致的缝隙。首先是使用那种收缩量不是很大的材料。最常用的是热量不是很高的那种水泥,而且要适当的减少其使用规模,第二,由于干缩会承受来自水灰层次的干扰,如果其比例非常大的的话,其干缩性就非常的厉害,所以,在配比的时候,要控制好比例,而且要适当的添加一些减水材料。第三,要注意好拌合以及建设中的比例,其加入的水分,一定不能超过设计的内容。最后,做好前期的准备互动,而且要增加其养护用时。在冬天的时候,最好是多遮挡,而且要涂抹一些养护材料。
1.2 缝隙开展的应对方法。一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。第二,掌握好水灰的比例,使用合理的减水材料来提升材料的塌落度,降低水泥的使用。除此,在浇筑工作开展以前的时候,要将基层认真的浇灌。最后,认真地盖上一层物质,比如有水分的麻袋等,以此来确保其湿润,而且在其外层撒上一层养护材料也可以进行。最后,当天气温度较高,或者是风力比较强劲的时候,要进行光线遮挡。
1.3 沉陷裂缝的主要预防措施:一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
1.4 温度裂缝的主要预防措施:一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。
1.5 化学反应引起的裂缝主要的预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。
2 针对缝隙现象开展的应对方法
缝隙一旦发生的话,不但会对整个构造的特点产生负面作用,同时还容易导致生锈等现象发生,使得材料无法有序的使用,同时其性能等也会受到非常不利的影响。结合其特征和实际状态,要认真地分析,有效地应对,以此来确保物体合理的使用。常见的应对措施有如下的一些。
表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。
2.1 表面修补法:该项措施的特征是其非常的简便,而且很常用。其通常适合用到那种相对稳固的构造中,除此之外对于那些不会对构造的承载性产生负面意义的外在缝隙等也有很大的功效。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,开展应对工作的时候,为了确保材料不会因为负面作用而发生后续的缝隙现象,我们经常按照在其外在层次中张贴纤维布的方法来应对。
2.2 灌浆、嵌逢封堵法:该项措施通常适合用到那种对构造综合体由作用或者是对防渗有规定的缝隙的处理工作中,其是使用压力装置把胶结物质渗透到缝隙里面,当胶结物质变硬之后,就会成为综合体,进而具有加固的功效。目前用到的此类物质种类非常多,比如水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。在该种模式中,常用镶嵌的措施来进行,其是顺着缝隙的槽,在其中填充一些止水物质,进而可以将缝隙闭合。
2.3 结构加固法:如果缝隙对构造的能力产生负面作用的话,就应该通过加固措施来对其进行应对。在加固的时候,常按照如下的措施来进行。扩大构造的截面区域,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
2.4 混凝土置换法:该项措施是应对重度问题的关键措施,此措施是把受到影响的材料去除,基恩瑞替代上新的物质。
2.5 电化学防护法:该项措施是通过分析电场发生的电化学的功效,切实的改变材料所在的氛围,进而获取低于腐蚀的功效。其有许多的分支措施。它的优特征是,它不会受到外在的氛围的作用,适合用到长久地防腐工作中,不但能够用到已经出现裂缝的物质里,同时还可以用到全新的模式中。
2.6 仿生自愈合法:该项措施属于全新的处理措施,其按照生物体系对于遭遇影响的位置自行处理,进而使得受影响的区域合理的复原的特征,在材料的以往的成分里添加了独特的物质,在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
结语
缝隙现象是这种道理中非常常见的问题,一旦发生,不单单会影响到其抵御渗漏的性能,同时还会使得其无法有序的使用,同时还能够使得生锈等现象发生,导致碳化问题出现,进而使得材料无法长久地使用,进而影响到其承受性的发挥,所以,要切实的对该项问题开展深入的分析,认真地处理,在建设的时候,通过应用多种合理的预防方法来应对缝隙,以此来确保其运作有效。
参考文献
[1]JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面技术设计规范[S].
[2]JTG F30-2003,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].
关键词:水泥;混凝土路面;质量问题
1 水泥混凝土路面常见的质量问题
(1)裂缝:裂缝分为纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝,产生这种裂缝的原因有基础不均匀沉降、温差、地基冻胀和施工质量等原因,许多裂缝如不及时维修,常会发展为较大的损害,严重地影响路面的正常使用。
(2)唧泥:在车辆荷载作用下,面板接缝、裂缝和板边下部产生的水和细粒土混合物间产生强制性位移造成的。
(3)错台:随着填缝料的丧失,会造成路面水的渗入,在车辆荷载的作用下,产生唧泥,随着唧泥的连续不断发生,路基游离土被不断带走,路基表面标高不断降低,产生错台。
(4)拱起:混凝土板收缩时缝隙张开,填缝料失效,坚硬碎屑等不可压缩材料塞满缝隙,使某一接缝两侧的板突然向上拱起。
(5)填缝料丧失和脱落:在板缝填缝料失效和车轮行走振动的作用下,填缝会被挤出而被车轮带走。
(6)坑洞:混凝土路面表面呈现破损和坑洞,主要原因是施工质量差,或混凝土材料中夹带朽木纸张和泥块树叶等杂物造成的。
(7)掉角:掉角通常由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当,或者填缝料失效,造成路表水沿缝隙不渗。
(8)接缝挤碎:接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约50cm宽度范围内,出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块,接缝挤碎主要是由于接缝施工不当,或者因填缝料,剥落,挤出,老化,接缝被硬石子阻塞,则当混凝土伸胀时,混凝土板的上部产生集中压实力,在超过混凝土的抗剪强度时,板即发生剪切挤碎。
2 水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施
2.1 原因分析
(1)由于混凝土所用材料品质不良、水泥标号、水质、砂、石规格不符合要求,配合和水灰比不正确;
(2)由于施工不良,混凝土未达到设计强度要求;
(3)由于基础湿软,强度不均匀,路基或基层承载力不足引起的破坏;
(4)由于施工时对混凝土的凝结硬化过程中养护工作没有做好,纵横缝没有及时做好;
(5)由于板面裂缝没有及时修补,以致雨水渗入基层和路基,使路基和基层的承载能力减低,在行车的影响下,混凝土路面呈现新的断裂和缝隙,以及裂缝处面板的沉陷;
(6)由于伸缩缝或裂缝中的填缝料发生损坏和脱落后,未及时填补为泥土,砂石所填塞,以致产生板的纵向和斜向的裂缝;
(7)由于混凝土面板厚度不足或因超设计荷载而发生的破坏。
2.2 预防措施
2.2.1 认真选择混凝土原材料
(1)水泥。对于特重型交通,可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥,但其标号必须在42.5级以上;对于重、中等和轻型交通,也可采用矿渣硅酸盐水泥,其标号不得低于32.5级。
(2)骨料。采用质地坚硬、洁净的河砂或海砂,细度模数宜在2.5以上,配应符合规范要求,砂的含泥量应控制在3%,其它指标符合要求。粗骨料可为碎石或砾石,应质地坚硬、耐久、结晶,符合规定级配,最大粒径不超过40mm,含泥量不超过110%,硫化物及硫酸盐含量不超过110%,针状、片状颗粒不超过15%。
2.2.2 做好混凝土施工质量控制
良好的混凝土质量是路面质量的保证,混凝土在制备和施工中需处理好以下几个环节:
(1)混凝土生产控制。施工中应严格控制配比:控制好砂率、水泥用量和水灰比;混凝土的搅拌充分,出料要均匀,减少离析都有利于减少路面病害的发生。①采用混凝土真空脱水技术。混凝土振捣完毕,用真空脱水技术可将混凝土表面及内部的游离水和空气排出,以降低混凝土的孔隙率和水灰比,增加混凝土的密实度和强度,提高水泥与骨料的界面结合力,可防止混凝土沁水过多而产生的收缩裂缝,减少混凝土缺陷。②选择适宜的切缝时间。为了防止施工中的温度收缩裂缝,准确掌握切缝时间很重要,一般以混凝土抗压强度达到5 - 10M Pa 为适宜的切缝时间。
(2)防止路基的不均匀沉降。对不良土质的路基,应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有两种:①改良土质。将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型,强膨胀土不能作为路基材料,予以置换;对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入6~8%石灰。② 路基土坡的加固处理。从以下三方面作好路面土坡的处理:土工隔栅加固边坡、选择合适的坡比和选择适宜的基坡加固方法。
2.3 裂缝的处治技术
2.3.1 灌缝材料
灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。
常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料,双组分快速固化灌缝材料。聚氨脂类灌缝材料主要有多异氰酸酷胶粘剂和端异氰酸醋基聚氨酷预聚体型胶粘剂,前一种胶粘剂具有很高的胶粘性和耐疲劳坚固性,后一种胶粘材料具有起始胶结强度高、弹性好、耐低温、耐疲劳等优点。烯类灌缝材料主要采用烯类聚合物配制而成,主要类型有氰基丙烯酸胶粘剂、(甲基)丙烯酸树醋胶粘剂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂。
2.3.2 修补方法
(1)压力注浆法:包括机械动力法和低压注浆法;其中机械动力法是利用压送设备将补缝浆液注入路面裂隙,达到闭塞的目的;低压注浆法是利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝。
(2)开槽填补法:沿混凝土裂缝开凿成槽,用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补修补法。适用于允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝。
(3)涂膜封闭法:在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭微细裂缝的修补方法称涂膜封闭法,适用于宽度小于0.2mm 的微细裂缝的修补。
3 结 语
水泥混凝土路面中的质量通病给道路交通带来各种各样的安全质量隐患,这是一个不容忽视的问题,但这些质量通病不是不可克服的,只要我们认真选材,把握住各个施工环节,严格按照施工规范和操作规程进行施工,很多质量通病是可以避免或降低其破坏力的。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院主编.公路水泥混凝土路面设计规范[M].人民交通出版社,2003.3.
[关键词]水泥混凝土;病害;预防措施
中图分类号:TU992.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0182-01
1、概述
近年来,随着高等级公路的快速发展,桥粱的数量增多,许多桥建成通车之后不久就出现了问题,给车辆的运行和桥梁的维修带来诸多不便。个别路段桥面铺装不断出现较大面积的早期破坏,病害主要表现为局部坑槽、角隅破坏、纵横缝两侧啃边、纵向裂缝等。本文就与此有关的问题进行分析与探讨。
2、水泥混凝土桥面铺装病害产生的原因
水泥混凝土桥面铺装病害产生的原因不外乎设计和施工两个方面,但设计方面的原因多于施工方面的原因。
现代公路运输的发展趋势是行车速度高、载重量大、车流量大。因此,作为桥梁直接承载层的桥面铺装设计必须适应这一特点,铺装层必须具有较高的强度和足够的厚度、含筋率,以及合理的钢筋空间分布,以防止混凝土开裂破坏,并保证耐磨。
传统的设计概念是,桥面铺装不参与结构受力;设计时,只是根据经验采用6cm-lOcm的厚度,混凝土标号为C25-C35,钢筋作为构造钢筋,而不是作为受力钢筋来配置,直径一般为6cm-lOmm,网间距为l5cm×15cm-20cm×20cm。设计者一般未对该设计的科学合理性进行充分论证。由于设计上的不足,加上施工过程各环节控制不严,因此,经常会发生桥面铺装的早期开裂破坏现象。
汽车荷载通过车轮作用于桥面时,是一个局部移动集中荷载。在这一作用下,桥面铺装随着粱体产生正弯距和负弯距,局部区域还会产生局部应力集中现象,这是造成桥面铺装层遭受破坏的根本原因。在这一局部集中荷载作用下,桥面铺装层一方面产生局部弯沉,即桥面局部产生向下弯曲和向上弯曲,于是产生了正弯距和负弯距,铺装层上下均出现拉应力;另一方面产生压应力集中,由于混凝土存在微观裂(空)隙,在宏观强大集中压力作用下,微裂隙尖端会产生拉应力集中产生,造成微裂隙扩展,最后在主拉应力作用的方向产生拉伸破坏。由此可知,铺装层上下与全层的纵横方向均出现拉应力,而且是一种反复应力、冲击应力。桥面铺装中的任何缝隙(包括施工缝和假缝)都会激发更严重的拉应力集中,使混凝土在薄弱处首先破坏,进而逐渐向周围扩展。
3、预防措施
混凝上桥面铺装层病害的原因比较复杂,影响的因素很多,根据上述分析,笔者认为应从设计和施工两方面采取以下预防措施:
3.1设计方面。
3.1.1铺装层必须具有足够的厚度,以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。因为厚度大,则刚度大,车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少,铺装层就越难发生拉伸破坏。根据车速、载重量、车流量情况,可加大铺装层厚度约为12cm-18cm。
3.1.2铺装层钢筋不应单纯按构造钢筋配置,而应更多地考虑按受力筋配置。必须具有足够的含筋率,大桥和特大桥考虑配置上下层纵横方向的钢筋,以承受铺装层因局部集中荷载作用下所产生的拉应力。可采用双层钢筋网,钢筋直径8mm-lOmm,上层网距15cm×15cm,下层间距20cm×20cm,纵横向尽可能保证连续。
3.1.3由于桥面铺装层中,任何缝隙都会激发更严重的应力集中,因此这些缝隙便成了桥面的薄弱环节,是桥面铺装混凝土破坏的“起点”。因此,在满足功能要求的前提下,尽可能减少各种缝隙,在铺装层钢筋网间距较密的情况下,可大大减少各种假缝数量,纵向工作缝应设置在车道分界线及车道之外,以减少荷载对缝隙的作用次数。
3.1.4目前,桥梁上部结构设计,多采用空心板粱,虽然结构整体能满足强度要求,但由于梁体刚度较小,产生的挠度较大,在车辆荷载作用下,粱体的反复挠曲变形加上反复的局部弯沉变形,必然会加快桥面铺装层的破坏。
3.1.5粱体必须设置足够的预埋钢筋,并与桥面铺装层钢筋焊接相连接,确保梁体与桥面铺装紧密结合,连成一体,共同作用。
3.2施工方面。除严格按照施工技术规范进行施工外,还必须注意以下几点:
3.2.1在温差较大季节及炎热天气,要避开中午高温时施工,安排下午开始至夜间施工为宜。这样可避免产生温差拉应力而引起裂缝。
3.2.2为了确保梁体与铺装紧密结合,共同作用,铺装层钢筋与粱体预埋钢筋最好用搭焊方式相连,焊缝长度及质量等应满足施工规范要求。进行铺装施工前,必须对梁体表面的砂浆等杂物进行凿除、清洗,并充分凿毛,以防止铺装层与梁体在车辆荷载作用下发生脱离,铺装层易遭破坏。
3.2. 3铺装层纵横钢筋必须穿过各种缝隙,并保持每根纵横钢筋连续,以承受由于混凝士收缩变形或变温作用以及车辆荷载作用下引起的拉应力,避免缝隙的过早破坏。
3.2. 4混凝土坍落度控制在3cm-5cm。由于塑性混凝土拌和物在硬化过程中收缩,水灰比(坍落度)越大,收缩越大,水泥混凝土收缩产生的拉应力越大,桥面就越容易产生收缩裂纹。因此严禁使用泵送混凝土浇筑桥面,因为泵送混凝土一般坍落度较大,常达13cm-18cm。在使用塑性混凝土浇筑桥面时,应采取真空吸水法施工,尽可能把多余水分吸出。
3.2. 5必须保证铺装层混凝土全面覆盖洒水养护,在7天以上养护期间内连续保持混凝土的湿润状态,以保证混凝土强度正常增长。
3 .2. 6采用外加剂应慎重,因为有些外加剂会增加混凝土收缩,有些会降低混凝土后期强度。因此,在需要使用某种外加剂时,必须查明有何副作用,并严格控制其用量
4、总结
一座桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知,设计疏漏、施工水平低下、监理监督不力,以及外界自然条件的变化均可能使混凝土桥梁出现裂缝。所以做为工程项目的参建各方应加强岗位责任管理制度、加强监督管理、加强验收制度,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。
对于施工单位应严格按操作规程、按照图纸施工。监理应按照监理规范加强质量控制,在施工管理过程中,进一步加强巡视、旁站、平行检验。设计单位应认真、严谨,设计审图,把图纸的纰漏消灭在施工之前。另外,在施工中及时发现和处理问题,也是相当重要的一个环节。
参考文献
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【关键词】 混凝土 路面 裂缝 预防
中图分类号: TU37文献标识码:A 文章编号:
水泥混凝土路面产生了裂缝会引起路面、路基持久性强度的降低及稳定性的破坏,严重影响该路段的承载力和耐久性,甚至危害了公路的正常使用。因此,采取有效的预防措施是保证混泥土路面安全耐用的前提和基础。
造成面板开裂沉降和断裂的因素是很多的,只要施工中不谨慎随时都可以出现面板的各种裂缝。当混凝土面板的抗拉、抗折强度低于混凝土的收缩和翘曲应力时,裂缝就会产生,而随着时间、气温变化、雨水渗入及行车作用,会最终导致全部路面的破坏,目前尚无理想的修补方法。对裂缝严重的面板只有铲掉重浇新板,在浇注前应在相邻板的接触面处钻孔埋设传力杆。面板裂缝轻微且不再发展的,可以采取修补。修补工作不但费工费料,外观难看,而且工艺繁杂,使用效果也不及原有的整体板。为此,施工过程中要严格管理,精心组织,最大限度地降低裂缝的产生。
1、保证路基最佳密实度
路基的沉降会使其强度减弱,要使沉降-点不发生也是不可能的,即使是路基达到98%的密实度,那么还有2%的空隙率,有空隙就会有沉降。微量的沉降不会造成路基的破坏。因此,为保证路基足够的稳定性,就必须把沉降量减小到最小值,尤其要避免发生影响严重的不均匀沉降。
路基发生沉降有两种情况:-是地基软弱,未做好加固处理,其承载能力低于覆盖在它上面的填土层重力的压缩变形;二是填土层压实不好,密实度小于设计要求,其强度必然不足,在自重和外力作用下就会发生变形,密实度愈小其变形愈大。
为使路基有良好的密实度和提高其强度,减少路基的塑性变形和渗透系数,从而增加稳定性,使填土层的沉降量减小到最低限度,结合施工单位的现有碾压设备,在填筑路基时采取“分层填筑”和“薄层多压”的做法,每层厚度不超过30cm。为保证有均匀的强度,必须强调“分层填筑”,因不同层次有不同的压实度要求。
2、提高基层的强度与稳定性
混凝土路面的基层材料必须具有刚度大、整体性强和水稳性好的特点。常用的基层结构有石灰粉煤灰稳定碎石、石灰土、工业废渣类等半刚性基层。石灰土宜作为底基层,从面层缝隙渗入的水会使石灰土基层表面水化,降低强度,同时也易使面层滑动。所以道路工程宜采用水泥稳定碎石,它比石灰稳定土好,因为它的水稳性好。在这样的基层上修筑路面不会造成基层松散、滑动,而使面层坑槽、龟裂连片。
基层强度的均匀性及平整度对混凝土面板质量影响较大。基层施工时要拌和不匀、不同土质不能混杂使用,灰和土要过筛不能团块多、平整度差,新老路基结合部处理的要好等等。最大限度减少基层强度的不均匀沉降,否则使路面板断裂。为此,在验收基层交工时,除按中华人民共和国交通部颁布的《公路工程质量检验评定标准》规定的项目外,还应增加检验基层弯沉值、拌和均匀度、含水量等有关项目,使基层能给混凝土面板提供均匀而稳定的支撑,且能防止唧泥和冻胀等不良影响,保证路面有较好的整体强度和平整度,达到延长混凝土路面的使用寿命的目的。
3、施工温度对混凝土面板的影响
3.1温度裂缝产生原因
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构没计和施工极为重要。
3.2温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为三个阶段:早期、中期、晚期。根据温度应力产生的原因可分为两类:
(1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。
(2)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。使混凝土产生裂缝。
3.3温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
(1)控制温度的措施有:采用改善骨料级配,用于硬性混凝土掺混合料加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
(2)改善约束条件的措施有:合理地分缝分块;避免基础过大起伏;合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;添加外加剂,为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之-。
4、严格掌握混凝土的配合比和水灰比
混凝土的配合比和水灰比对强度起至关重要的作用。-般都能做到依据水灰比与强度关系曲线进行计算和选配合理的配合比,但关键是在实际施工中要按采用的配合比严格执行,坚决杜绝上料不过秤。
在两条胀缝间尽量选用同-厂家生产的同-品种水泥。特别是胀缝处最好使用同-批号的水泥,避免因水泥不同影响面板混凝土强度的均匀性。
5、认真做好混凝土路面的接缝
5.1胀缝
温度升高出现混凝土的热胀,易使胀缝出现破损现象。此时若胀缝板和传力杆施工时位置不正确、传力杆活动端不自由以及胀缝面不垂直、缝内掉人石子等硬粒、缝两侧强度不均等均会造成面板的破损、错台现象。胀缝施工工艺复杂,要求高,不合格的胀缝会加剧对面板的破坏,因此胀缝施工时必须认真操作。胀缝应与路面中心线垂直,当遇到斜交桥涵处,应设置不小于3块板长(约15米)的渐变段,以逐渐调整缝的方向,并在渐变段内配置钢筋网和传力钢筋。缝壁必须上下垂直,缝隙宽度-致。胀缝的传力杆在水平和垂直两个方向的位置都要正确,固定后的传力杆必须平行于板面及路面中线。
5.2纵缝
简单的是做成平竖直缝,两幅面板处的纵缝,用螺纹钢筋制成的拉杆连接,拉杆位置在1/2板厚处。纵缝侧面用石油沥青均匀涂刷2至3遍,但应避免将热沥青涂刷在螺纹钢筋的拉杆上。
5.3缩缝
为抵抗混凝土的冷缩应力而设置的缩缝,均应使用切缝法。有时也配合使用压缝法,即在每隔25米先压-道缝,然后再每隔5米-道切缝,以防混凝土面板过早开裂。压缝施工若工艺不细,极易造成压缝处平整度差,缝边}昆凝土易破碎,所以-般不提倡使用。《施工规范》明确规定在机场和高速公路上必须采用切缝法。
切缝法主要是用切缝机切割,操作时要做到缝宽-致,-般缝宽为6-8mm,过窄的缝,填缝时有困难,但目前市场出售4mm厚的锯片,使缝宽趋向变窄。缝深不小于4cm(有的资料提出深度不小于板厚1/3),且深度要-致,防止两端浅中间深的不均现象。切缝时间要及时,过早会破损混凝土,过晚面板会断裂,-般以混凝土达到设计强度的25~30%时为宜,目前也有的单位用时250~300个温度小时来掌握切缝时间(浇筑后的时间与日平均气温之积)。外观力求美观整齐,横向相邻的缩缝要对齐,平曲线处更应注意按孤度等分功缝。
5.4施工缝
其位置应与胀、缩缝的设计位置相吻合,其设置方法和要求与胀缝相同。施工缝应尽可能减少,在目前缺少机械化施工的条件下,大多是以人工作业居多,每个作业面-般日进度为150~200米,因而这种施工缝实际上都成了胀缝形式。
5.5填缝
填缝是-道仔细的工序,它的质量好坏直接影响到路面的使用和行车的效果。近年来随着修建混凝土路面的增多,其重要性逐渐被认同。
填缝要在混凝土养护期立即进行。填缝时应将缝隙吹干净,以促进缝料与缝壁面结合紧密部渗水。
常用的填缝料有:聚录乙烯胶泥、沥青橡胶、沥青混合料。
6、重视混凝土的早期养护
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成的。寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此,混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:
防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;
防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土试用期的稳定温度;
防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温度、湿度条件,以达到两个方面的效果。一方面是使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩,另一方面使水泥水化作用顺利进行,达到设计的强度和抗裂能力。
从理论上分析,新浇筑的混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求,但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或妨碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。
综上所述,水泥混凝土路面的裂缝课题是一个施工中出现比较频繁的问题,本人只是阐述自己在具体工作中的几点小体会以供广大的同行们参考和共同学习。
参考文献
[1]张向东,刘功勋,于崇.北京市沥青混凝土旧路路面病害调查与有效治理措施[J].科学技术与工程,2006年21期.
[2]张志耕.老集高速公路软土地基处理及沉降监测试验研究[J].内蒙古公路与运输,2006年01期.
关键词:水泥混凝土;路面;病害;措施
水泥混凝土路面以其抗压、抗弯、抗磨损高稳定性等诸多优势得到普遍应用,但往往因工程量小,施工工艺简单,非主线工程等因素,放松对其质量控制细节的要求,从而出现不同程度的病害。
1.水泥砼路面病害产生的原因
1.1裂缝类病害的成因分析
由于水泥砼路面的非均质性、低韧性及现场环境条件和施工工艺水平的可变性,很难完全避免砼面板的开裂,因此,裂缝类病害在水泥砼路面病害中较为常见。
纵向裂缝是顺道路中心方向出现的,修补不及时,往往会变成贯穿裂缝。出现的主要原因是:(1)、路基发生不均匀沉陷;(2)、砼面板厚度与基础强度不足导致产生荷载型裂缝。
横向裂缝是沿着与道路中心线大致垂直的方向产生的,出现的主要原因是:(1)、砼路面锯缝不及时,砼面板由于温缩和干缩发生断裂;(2)、由于切缝深度过浅,应力没有释放,因而在临近缩缝处产生新的收缩缝;(3)路基发生不均匀沉陷;(4)、砼面板厚度与强度不足,在荷载和温度应力作用下产生强度裂缝。
斜向裂缝横贯砼路面板角或与行车方向相交成锐角,主要原因是由于下卧土层发生唧泥病害或不均匀沉陷而使板边丧失支撑,在重载反复作用下产生裂缝。
交叉裂缝表现为砼面板裂缝相互交叉,主要是不良路基土的不均匀沉降导致的,此外,超载、重载的重复作用也可能引起这种破坏。
1.2变形类病害的成因分析
唧泥产生的主要原因是雨水沿接缝或裂缝渗入基层,在行车荷载作用下,基层的粉细料和水一起被挤出,使基础逐渐失去支撑能力,最终发生砼面板断裂。
错台病害产生的原因是:(1)、唧泥病害处理不及时或不当,路基细料在抽吸作用下向后方板移动、堆积,造成前板低,后板高的错台现象;(2)、基础不均匀沉降,导致缝的两侧形成台阶。
沉陷通常是由于路基土沉降或固结所引起的,特别是接近桥涵构造物处或道路加宽部分会由于压实不足而往往会产生沉陷。
拱起表现为接缝处板块出现向上隆起,横缝两侧的板体明显抬高。产生的主要原因是:(1)、胀缝被砂、石、杂物堵塞,使板伸胀受阻;(2)、胀缝设置的传力杆水平、垂直向偏差大,使板伸胀受阻;(3)、长胀缝砼板在小弯道、陡坡处以及厚度较薄时,易发生纵向的失稳,引起拱胀;(4)、由于基层中存在生石灰及不稳定的废渣,自身发生反应导致路面拱胀。
1.3接缝损坏类病害的成因分析
接缝损害类病害通常表现为水泥砼路面纵横缝两侧50cm宽度内,板边缘砼开裂或成破碎,产生这种现象的原因是:(1)、胀缝被泥砂、碎石等杂物堵塞或传力杆设置不当,阻碍了板块热膨胀,过大的温度应力使板边胀裂;(2)、缩缝使砼板形成临空面,再加上填缝料质量不能保证,使得板边在车轮荷载反复作用下被压碎;(3)、由于切缝时间过早,使缝边较早受到损伤导致日后损坏;(4)、填缝料质量差,如粘结强度低,延伸率及弹性差,不耐老化,填缝料与缝壁粘结不牢靠等。
1.4表面缺陷类病害的成因分析
表面裂纹产生的主要原因是:(1)、铺筑后的砼表面游离水分蒸发过快,体积急剧收缩导致开裂;(2)、砼配合比不合理,水泥用量、砂率过大;(3)、砼表面过渡振荡或抹平;(4)、养护不及时。
起皮表现为面层3-13mm深的砼品质变坏而产生脱落,主要是由于砼路面施工中过度抹面,使用的集料质量不合格或砼配合比不当(如细集料过多)引起的。
露骨是指砼路面在行车作用下水泥砂浆磨损或剥落后石子裸露的现象。主要是由于:(1)、施工时混合料塌落度小或掺入早强剂不当,在平板振捣后,砼就开始凝结,以至待辊筒滚压和收水时,石子已压不下去,抹平后,石子外露表面;(2)、水灰比过大或水泥的耐磨性差,在行车作用下很快磨损或剥落。
坑洞一般表现为路面板表面呈现孔洞状,一般孔的直径为2.5mm-10mm,深度为1mm-5mm。主要原因是:(1)、施工质量差或砼材料中夹带朽木、纸张和泥块等杂物;(2)、某些车辆的金属硬轮或掉落硬物的撞击。
2.预防措施
2.1设计阶段
2.1.1路基设计要对软土路段的土基按规范要求予以处理。路面结构设计要根据当地实际情况,考虑车辆超限超载、多雨气候等不利因素的影响,在设计理论厚度的基础上适当增加基层的厚度,并选择水稳性较好基层。
2.1.2砼路面配合比设计,要用一个连续级配的粗集料作为骨架,用另一个连续级配的细集料填隙,从而形成一个既具有高密实度,又具有高内摩阻力的密骨架结构。
2.2 施工阶段
2.2.1路基施工过程中,要严格按规范要求选好填料,控制填料松铺厚度和粒径,土石要均匀混合,路基要形成一定的横坡度,排水要顺畅,含水量尽量接近或达到最佳含水量,使路基碾压密实,强度均匀,防止路基不均匀沉降。
2.2.2基层施工要选用合格材料,要严格控制基层顶面平整度、横坡度,以确保水泥砼板厚薄均匀,减少砼板与基层顶面的摩阻力;厚度和压实度要达到设计要求,使路基具有足够强度;严禁使用松散材料处理基层不平整表面或标高。在水泥砼浇筑前应先检查基层强度,只有强度(弯沉值或回弹模量)及各项指标达到要求后,方可组织砼面板施工。
2.2.3水泥砼面层施工在原材料的选用上要确保质量,水泥与集料必须符合公路技术规范要求,粗集料要分级后混合,严禁使用统料;细集料细度模数要达到中、粗砂的要求,且含泥量不超标准。
原材料拌合前要测定砂石料含水量,调整施工配合比,严格控制砼配合比和水灰比,合理使用减少剂,搅拌要均匀,塌落满足要求。尽量缩短砼的运输距离和出料高度,以免砼产生离析现象。模板要采用钢模,高度与砼板厚度一致,立模要坚实,采用适当措施,防止模板底部漏浆。砼混合料摊铺要平整,振捣要充分、密实,并不能过振。抹平工序非常重要,操作人员要在空架设置上进度抹平,切勿直接蹲在砼板面操作,砼板平整度必须达到规范要求。在气温较高时施工砼板,表面修整要及时,修整过程要设遮阳棚,避免阳光直射,硬化后要洒水使路面保持湿润。
2.2.4施工机械,先进的机械设备是水泥路面的质量保证。砼路面施工尽量采用先进的、具有自动进料计量的较大型机具设备,并配备齐全。严禁使用淘汰的小型机具。
2.3养护阶段