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摘要:水泥混凝土路面因其良好的路用性能,而倍受人们的喜爱。在过去的几十年里,人们对混凝土路面裂缝的防治也取得了一定的发展,人们对混凝土的成因,治理以及分类,认识已经较为深刻。相信在不久的明天,混凝图路面的裂缝将不再对人们的使用产生困扰。混凝土路面也将会因其良好的性能,而更加使人们喜爱。水泥混凝土路面也将会更好的服务于人民,造福于人民。
关键词:水泥路面;裂缝;防治措施
随着国家经济的发展,以及城市化建设的深入,基础设施的建设也变得越来越重要,公路建设作为基础设施建设的重要组成部分,近年取得了巨大的发展。而水泥混凝土路面因其强度高,稳定性好,耐久性强,使用寿命长等特点,在公路建设中,得到了广泛的应用。在高速公路中,水泥混凝土路面的高速公路就占 80%。然而施工过程中,由于设计或施工不当,使混凝土路面出现裂缝,影响其使用寿命,对混凝土路面裂缝的防治,就变得具有较大意义。
一、水泥混凝土路面裂缝产生的原因
1、施工材料引起的裂缝。水泥混凝土路面的施工材料对裂缝的产生具有重要作用,如果水泥的稳定性较差,强度不足,那么会使水泥混凝土初期阶段的强度降低,导致裂缝产生。水泥的化学成分和自身细度影响混凝土的质量,一旦水泥中的杂质和硅酸二钙含量过大,那么在收缩时会产生裂缝问题。并且水泥与水刚刚接触是会迅速而且产生短暂的反应,导致大量的水化热释放出来,紧接着变化产生裂缝,最后如果施工的集料含泥和有机质过多,那么会影响水泥和集料界面的粘连,也极易引起水泥混凝土路面的开裂。此外在进行施工时,如果混凝土单位水泥用量过大,那么会增加混凝土的水化热,从而增加路面的收缩。
2、路面沉降导致的裂缝。水泥混凝土在硬化之前,依然处于可塑的状态,这时水泥和路面骨料由于不同的材料密度条件发生自然沉降现象,道路内部的自由水出现,从而沉降使收缩裂缝产生。导致沉降发生裂缝问题的主要原因有:完善混凝土浇筑的施工以后,水泥和骨料会进行自然下沉,在下沉过程中如果遇到了钢筋、埋件等其他物体的阻碍,那么就容易使模板出现移动和基础沉降现象产生。在这一处就会产生水泥混凝土的拉应力和剪应力,从而由于沉降问题产生裂缝,此时的裂缝通常会在混凝土浇筑以后 1-3h 内产生,是混凝硬化前的裂缝问题,在施工中一旦发现这种问题,那么应该及时进行处理,实施二次抹平和加压抹平,从而实现裂缝的闭合。
3、路面干缩导致的裂缝。完成水泥混凝土路面的浇筑以后,在路面硬化过程中,因为水分蒸发和凝胶体出现收缩,会使混凝土体积发生收缩产生拉应力,并且当拉应力大于混凝土的抗拉强度以后,就会产生水泥混凝土路面的干缩裂缝。干缩裂缝的主要特点包括路面的表面出现开裂,裂缝纵横交错,没有规律性;干缩裂缝形状与龟纹类似,裂缝的宽度与长度与发丝类似,其中导致干缩裂缝产生的原因主要是:①水泥混凝土路面在冬季和夏季施工时,由于对路面的维护工作不及时,很容易导致水泥混凝土表面的水分蒸发速度加快,一旦水分蒸发过多那么就会产生裂缝;②骨料和级配也与干缩裂缝的产生有很大的关系,当级配较好时,并且孔隙率也较小,从而泥沙和泥浆的含量较少,干缩值相对降低。如果含有泥沙过多,石料之中含泥量也较多,那么就会使水泥混凝土路面过度收缩导致裂缝出现。
4、湿度应力导致的裂缝。由于水泥混凝土路面具有热胀冷缩性,当发生水化作用时,会释放水化热量,并且在硬化的过程中会产生大量热能,从而导致水泥混凝土路面内部的温度增加,内部混凝土发生膨胀,经过实践和实验总结,混凝土内部温度每增加一摄氏度,那么平均每米膨胀 0.01mm。由于温度升高导致的变形,会使大面积的混凝土土块发生变化,而且由于夜晚气温逐渐降低,便会发生冷却收缩的问题,这时外部收缩和内部膨胀便会相互作用,产生很大的拉应力,混凝土外部所受到的拉应力如果大于其所能承受的极限强度,混凝土板块就会出现裂缝,为了解决这一问题,提高水泥混凝土的稳定性,需要使用低碱的水泥施工。
此外,集料中含有的二氧化硅和水泥中含有的碱性氧化物经过水解以后,会产生氢氧化钠和强氧化钾两种物质,这两种物质会发生化学反应,在集料表面产生碱与硅酸的凝胶物质,这种物质吸收水分后会发生膨胀,破坏混凝土的结构,产生较深程度的网状裂缝。
二、混凝土路面裂缝的防治措施
为了降低混凝土路面开裂的概率,使混凝土路面能更好的服务于我们生活,满足我们需要,我们根据其裂缝产生原因,从根本上采取措施,来预防混凝土路面的开裂。以下方面是我们采取的措施。
1、沉降裂缝的防治措施。在进行级配的设计时,我们要尽量选用坚硬、粗糙、形状接近立方体、棱角性好、的粗骨料,在进行混凝土的拌合时,要尽量控制用水量,尽量使用坍落度较小的混凝土,一但拌合好以后快速运至施工场地,不得随意在拌合好混凝土里加水。在进行钢筋的绑扎时,尽量选用等截面的钢筋,绑扎要牢固,避免在进行浇筑时钢筋散架。在进行混凝土的搅拌时,要严格控制混凝土的搅拌时间,搅拌的时间既不宜过长也不宜过短。否则将会影响混凝土的使用性能。通过大量实验证明,沉降量与混凝土的凝结时间有很大的关系,凝结的时间越长,相应的沉降量也就越大,需尽可能的控制混凝土的凝结时间。当我们在混凝土中加入外加剂或者参合料时,需预先对掺合量进行实验,求得最佳的掺合量。在进行混凝土的浇筑时,布料要合理,在初凝以前要进行二次振捣,缩短沉降的时间,使得后期的沉降减小。同时振捣还能排出混凝土内部的气孔,很好地增强了混凝土的力学性能。拆模时间要控制好,防止过早的拆模。地基承载力精确计算,当地基承载力不能满足要求时,可以采取换填的方式来增加地基的承载力。当路面通车以后,发现沉降时,及时进行养护,避免沉降裂缝的扩张以及雨水等的浸蚀。与此同时,我们还可以在混凝土中加入纤维,从而提高其韧度,增加混凝土的抗折强度。
2、温度裂缝的防治措施
(1)选择低热或中热水泥;(2)选择热学性能较好,含泥量较少的粗骨料;(3)在混凝土中掺加拌合料和外加剂;(4)优化混凝土的配合比。合理调整大体积混凝土的配合比,采用“双掺”或“三掺”技术,生产出低热、中弹和抗拉强度较好的抗裂混凝土。
3、干缩裂缝的防治措施
在施工时合理选用混凝土集料以及严格控制各材料的用量,从而有效减小混凝土的干缩变形。在材料选用时(1)合理选用水泥;(2)要严格控制水灰比;(3)严格控制混凝土中砂粒径及含泥量。在施工过程,要加强混凝土施工管理,避免干缩裂缝形成。
4、超载裂缝的防治。由于超载裂缝是因使用过程中,车辆超载,导致路面的实际应力大于我们设计的应力而形成的裂缝,需从设计和使用时的监管两方面来进行预防。设计时应充分调研,合理选择设计的效应组合值,充分预测可能产生的实际荷载,使设计能更贴近实际需要。在使用时,要合理监管,加强养护,加强人们使用时的安全教育,使更多的人能意识到超载的危害。只有人们意识强了,我们才能从根本上治理超载裂缝。
水泥混凝土路面目前是我国常见的陆路运输路面类型,由于其自身具有较强的稳定性和良好的经济性,得到了广泛地应用。随着水泥混凝土路面应用范围的增加,其裂缝问题成为困扰施工人员和养护人员的重点问题,所以在施工之中,要尽量减少温度变化对混凝土土体的影响,不断提高水泥混凝土路面的施工技术,从而降低和缓解裂缝的产生,提高水泥混凝土路面的使用寿命。
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