時間:2023-06-04 09:28:27
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關鍵詞:混凝土 原因措施
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A
1、前言
水泥混凝土是土木工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料。它具有許多優點。但也存在一些弱點.如均勻性差、離散性大,容易產生裂縫,尤以裂縫為突出病害.也是長期困擾我們工程技術人員的問題。
2、裂縫產生的原因
混凝土在硬化過程中會產生體積變形。由于各種材料的線膨脹系數不同,由互相約束而產生初始壓應力、拉應力或剪應力,造成在骨料與水泥石的粘結面上或水泥石本身之間出現肉眼難以看到的細微裂縫,一般稱之為微裂縫。在荷載或溫度作用下,裂縫擴展,并逐漸互相貫通,從而出現較大的肉眼可以看到的裂縫。一般寬度達到0.03~0.05 mm時稱為宏觀裂縫,即通常所說的裂縫混凝土的裂縫實際上是微裂縫的擴展。微裂縫在混凝土中是不可避免的,對使用影響不大。鋼筋混凝土規范明確規定:結構在所處的不同條件下。允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中,應盡可能采取有效措施控制裂縫產生,使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度.尤其要盡量避免有害裂縫的出現,從而確保工程質量。
3、裂縫的分類及預防措施
3.1塑性裂縫
塑性裂縫一般出現在結構表面,形狀不規則.且長短不一,短的僅20~30cm,長的可達2~3m,寬l~5 mm,類似干燥后的泥漿面。塑性裂縫大都出現在混凝土澆筑初期,一般在澆筑幾小時之后出現。當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊。或本身溫度長時間過高,而氣候又很干燥時,便會出現塑性裂縫
3.1.1塑性裂縫的成因
塑性裂縫多是由于混凝土澆筑后表面沒有及時覆蓋,受到風吹日曬,表面游離水分蒸發過快,體積急劇收縮引起的。因為此時混凝土早期強度低,不能抵抗這種變形能力,從而開裂。另外,使用收縮率較大的水泥和使用過量的細砂和粉砂以及水灰比過大、模板過于干燥也會導致塑性裂縫。
3.1.2塑性裂縫的預防措施
(1)選用干縮較小、早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥,嚴格控制水泥用量和摻合料的用量,選用級配良好的砂子和石子。氣溫較低時,在混凝土中添加促凝劑.以加速混凝土的凝結和強度發展,或加入一定量的纖維.如鋼纖維、聚丙烯纖維等
(2)澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕透。
(3)振搗密實,減少混凝土的收縮量。
(4)混凝土澆筑后,在初凝前完成抹平工作,終凝前完成壓光工作,抹光后及時用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋,認真養護。
(5)在氣溫高、風速大、空氣干燥的天氣施工時,加擋風設施。混凝土澆筑后應及早進行噴水養護,使其保持濕潤,大面積混凝土宜澆筑完一段養護一段。在炎熱季節,需加強表面的抹壓和養護,必要時加設遮陽擋風及噴霧設施等。
3.2干縮裂縫
干縮裂縫一般處于結構的表面,尺寸多在0.O5~0.20mm之間,其走向縱橫交錯,沒有規律性。較薄的梁板構件的干縮裂縫多沿短邊方向分布:整體性結構的干縮裂縫多發生在截面變化處;預制構件的干縮裂縫多發生在箍筋位置。干縮裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間后在表層和側面出現,并隨溫度和濕度變化而逐漸發展。
3.2.1千縮裂縫的成因
干縮裂縫的產生一般緣于養護不當。在風吹日曬下,混凝土表面水分散失過快,體積迅速收縮,而內部溫度變化小。收縮小,表面的收縮變形受到內部混凝土的約束,產生拉應力.引起混凝土表面裂縫 或者構件因水分蒸發而產生體積收縮.受到地基或墊層的約束而出現干縮裂縫。
3.2.2干縮裂縫的預防措施
(1)選擇合適的水泥品種和用量。
(2)混凝土的干縮受用水量影響很大,在同一水泥用量下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比。綜合考慮水泥用量和用水量,水灰比越大,干燥收縮越大。因此,在混凝土配合比設計過程中應盡可能將每立方米混凝土的用水量控制在170kg以下。
(3)礦渣、火山灰等粉狀混合料摻加到混凝土中一般都會增大混凝土的干縮值,但是質量好、含有大量球形顆粒的一級粉煤灰由于內比表面積小、需水量少,故能降低濕混凝土干縮值
(4)摻加減水劑,特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增大干縮值,但是對于某些減水劑,尤其是具有引氣作用時,有增大混凝土干縮的趨勢。因此,要選用干燥收縮小的外加劑。
(5)混凝土澆筑面受到風吹目曬,表面干燥過快,受到內部混凝土的約束,在表面產生拉應力而開裂。如果在混凝土終凝之前進行早期保溫、保濕養護,對減少干燥收縮有一定的作用。
3.3溫度裂縫
溫度裂縫一般走向無一定規律。梁、板類長度尺寸較大的構件,裂縫多平行于短邊:大面積的構件,裂縫常縱橫交錯;深入的和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密,裂縫寬度一般在0.5~10mm之間。熱脹引起的溫度縫是中間粗、兩端細。冷縮裂縫的粗細變化不太明顯,其寬度在0.5 mm以下,且從上至下沒有太大變化、溫度裂縫大多發生在施工的中后期,縫寬受溫度變化影響較明顯。
3.3.1溫度裂縫的成因
溫度裂縫多緣于較大溫差、水泥水化過程中放出大量的熱,且主要集中在澆筑后的前7天內.從而使混凝土內部溫度升高,對大體積混凝土來說,這種現象更嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同,所以混凝土中心溫度高,形成溫度梯度,造成溫度變形和溫度應力,溫度應力和溫度差成正比,當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力(包括混凝土抗拉強度)時,就會產生裂縫。這種裂縫初期出現時很細,隨著時間的發展而繼續擴大,甚至出現貫穿的情況。
3.3.2溫度裂縫的預防措施
(1)混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關,對于大體積混凝土,其形成的溫度應力與結構尺寸相關,在一定尺寸范圍內,混凝土結構尺寸越大,溫度應力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大。因此防止大體積混凝土出現裂縫最根本的措施就是控制混凝土內部和表面的溫度差。
(2)應考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復合水泥。對于體積較大的結構,應優先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。
(3)可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。
(4)在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、引氣的外加劑。
(5)對于大體積混凝土,應控制混凝土料的入模溫度;掌握好澆筑的時間;加強養護,一般在澆筑完成后,對混凝土表面進行覆蓋,并進行測溫跟蹤,以保證混凝土內、外溫差不超過25度,否則應立即采取措施來改善。
3.4荷載裂縫
混凝土構件或結構在使用荷載、施加預應力、臺座(施工時)或基礎(使用時)變形時可能產生裂縫 荷載裂縫的分布、形狀隨荷載形式而異 在不改變混凝土等級的情況下,要使混凝土不產生荷載裂縫,關鍵是控制應力值,通常需通過結構驗算和合理的施工方法來解決。
【關鍵詞】水泥地面起砂原因預防措施處理方法
一、引言
在建筑房屋中通常采用水泥砂漿面層。由于面層較薄(多數為20mm左右),人們活動頻繁,磨擦、撞擊較多,加上施工操作、材質等問題,樓地面起砂現象已成為嚴重的質量通病。如何防止和處理地面起砂,將質量通病徹底消除在萌芽狀態,是建筑施工過程中需要認真研究的一個重要課題。
二、起砂的原因分析
近年來我中心檢測了多起因水泥地面起砂的建筑工程,究其原因分析如下:
1、水灰比配制不當
(1)水灰比過小,致使水泥用量較多,砂漿比較干硬,施工困難,破壞了面層強度。
(2)水灰比過大。為了增強混合料的和易性,隨意加大水灰比,致使水泥用量過少,表面產生泌水現象,砂漿強度降低,面層不耐磨,在其表面行走后出現松散的水泥灰,產生起砂現象。
2、原材料不符合要求
(1)水泥強度等級低,使用安定性不合格、過期、受潮、結塊的水泥。
水泥存放時間過長,保管不善,出現受潮、結塊現象,仍用于水泥地面施工,致使水泥活性受影響,導致砂漿面層強度降低;水泥安定性不合格,在凝結硬化時變形過大,大大降低了整體強度,表面松動,在外力作用下,面層容易脫落、剝離,形成起砂。
(2)砂的粒徑過細,含泥量過大。
砂的粒徑過細,拌合時水灰比增大,降低強度;砂的含泥量過大,減小了單位體積的水泥用量,在拌制時影響粘結力,降低強度,造成表面耐磨性降低,產生起砂現象。
3、攪拌不均勻
砂漿攪拌不均勻,砂漿收縮時澆水,吃水不一,水分過多處容易出現起砂、脫皮現象。
4、壓光時間掌握不當
沒有熟悉水泥硬化的基本原理,安排的工序不當或底層較干或較濕等,導致地面壓光時間過早或過遲。
(1)壓光時間過早,由于水泥的水化作用才開始進行,游離水分還比較多,不利于消除表面孔隙和氣泡等缺陷,且會使表面擾動,消弱水泥砂漿面層強度。
(2)壓光時間過遲,水泥的膠凝體結構已經形成硬化,表面較干,表面層的毛細孔及抹痕沒有辦法去掉,硬性壓光極易損傷表面的強度和抗磨性能。
(3)施工人員為了操作方便,灑水濕潤并強行抹壓,造成地面內部結構破壞,強度降低,導致起砂。
5、沒有進行適當的養護和保溫措施
(1)未能及時養護或養護不充分。砂漿拌和后,經過初凝和終凝到硬化,在潮濕環境的水化作用下,繼續向水泥顆粒內部深入進行,砂漿的強度在水化作用下不斷增長。如果養護時間過早,表面較“嫩”,水分太多,會導致表面的脫皮、起砂;如果養護時間過長,硬化的深層作用會因為水化熱引起的水分迅速蒸發,形成缺水狀態,減緩硬化速度,使得強度與耐磨能力明顯降低。
(2)在沒有保溫措施的冬季低溫施工時,砂漿容易受凍,表面的強度被破壞,且受凍后,體積膨脹,在解凍后不能恢復,使得空隙率變大,表面形成松散的顆粒,大大降低了表面的強度,經人走動就會起砂。
例如:我市某工程在2010年1月冬季罕見低溫下進行廠房地面施工,由于未采取相應的保溫措施,致使地面局部受凍,解凍后表面出現松散顆粒,隨著上人次數的增多,受凍部位的起砂范圍不斷擴大,截至檢測前,大部分地面已經起砂、起灰、脫落。
6、沒有實行有力的成品保護
在水泥地面砂漿強度沒有達到一定強度時,上人走動或進行下道工序,地面的擾動較大,破壞了強度和抗磨性,從而導致表面出現松散顆粒,引起地面被摩擦起砂。
三、起砂的預防措施
1、嚴控原材料
(1)水泥的選用
在水泥品種的選擇上應優先選用普通硅酸鹽水泥。因為普通硅酸鹽水泥具有水化熱高、抗凍性好且早期強度增長較快、安定性好等優點,有利于冬季施工,能有效地防止地面早期受凍。另外不得混用水泥,禁用火山灰水泥。特別要注意面層所用水泥品種與底層細石混凝土所用水泥強度等級、品種是否一致。嚴禁使用存放期超過3個月的過期水泥及受潮、結塊水泥。對進場使用的水泥必須進行安定性及強度試驗,合格后方準使用。
(2)細骨料的選用
應嚴格控制不得使用細砂,宜采用中粗或粗砂,采用細度模數在3.0~2.3之間的中砂且含泥量不應大于3%。因為使用細砂拌制的砂漿往往干縮性大,地面易開裂,保水性也差,不利于地面砂漿壓光。
2、嚴格控制水灰比
水灰比的大小是直接影響砂漿強度的一個重要因素。在工程施工中,要適當控制水灰比,使砂漿處在半干硬性狀態,用于地面的水泥砂漿稠度不應大于35mm。
3、控制好施工工藝
(1)水泥砂漿地面施工前,基層必須清理干凈。清理后應提前2~3天灑水,濕潤基層。
(2)水泥砂漿地面應盡量安排在墻面、天花板的粉刷等裝飾工程完成之后進行。施工必須一次成活,嚴禁修補,剔鑿。
(3)掌握好壓光時間,一般不應少于三遍。第一遍應在面層鋪設后,先用木抹子槎打,抹壓平整,達到面層材料均勻、緊密,與基層結合牢固,以表面不出現水層為宜;第二遍壓光應在水泥砂漿初凝后進行(一般指上人時有腳印但不明顯下陷),把凹坑、砂眼、腳印等壓平整、不漏壓,這樣能有效消除的氣泡和孔隙等地面面層的缺陷;第三遍壓光要在水泥砂漿終凝前完成,是壓光的關鍵工序,壓光時用力均勻,消除抹痕,使表面光滑平整。
4、做好養護工作
產品的保護和養護尤為重要,水泥砂漿面層養護時間應根據面層表面物理特征確定,即看見表面開始泛白,用手指甲劃表面顯示出白色劃痕即可養護。養護周期應控制在7~14d為宜,以滿足水泥砂漿強度增長要求。
嚴禁在強度較低時過早使用,如若使用勢必中斷養護,影響強度增長,面層則遭損傷。嚴禁在新做好的水泥面層上拌和砂漿,否則會使原有光潔的面層受損變得粗糙而引起起砂現象。在養護期間,嚴禁上人作業或堆物,減少地表面的磨擦、擾動,以保證強度的抗磨性。
5、切實重視冬季施工
冬季有冰凍現象,切實保障地面的冬季施工。水泥地面一般面積大,面層薄,又是濕作業,故一定要注意凍害問題,特別是防止早期受凍,必須確保施工環境的溫度應在5℃以上。
除此之外,冬季使用爐火升溫時,要架設煙囪向室外排放煙氣,切勿在新做的水泥地面上生炭火升溫。因為燃燒會產生二氧化碳氣,它將與水泥水化后生成的尚未結晶硬化的氫氧化鈣起化學反應(CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O),生成有害物質碳酸鈣,它能阻礙水泥的水化作用,導致面層強度急劇下降,從而造成地面起砂。
以上是防止地面起砂的重要因素。施工中如在某幾方面甚至某一方面疏忽大意,就會產生水泥砂漿面層起砂的質量問題。
四、起砂的治理方法
1、地面起砂面積不大且不嚴重
(1)起砂部分用磨石水磨,直到地面露出堅硬、平整、光亮的表面方可。
(2)清理面層,再用鋼絲刷清除松動砂粒并沖洗干凈,最后在濕潤面層上(但不得積水),用純水泥漿罩面、壓光、適時養護。
2、大面積起砂現象的治理
用107膠水泥漿修補。操作順序為:首先清除浮砂并沖洗干凈,有凹痕處先用水泥拌和少量107膠制成的膩子嵌平107膠加水(約一倍水)攪勻刷地面一遍,以增強與地面的粘結力用107膠水泥漿分層涂刷3~4遍(室溫控制在l0℃以上,因為當室內溫度低于l0℃時,107膠將變稠甚至會結凍。如若結凍施工時應提高室溫,不宜直接用火烤加溫或加熱水的方法解凍。)。特別值得注意的是:107膠的合理摻量應控制在水泥重量的20%左右,多了強度會降低,少了影響粘結力。
107膠水泥漿重量配合比的底層膠漿比為水泥:107膠:水=1:0.25:0.35;面層膠漿比為水泥:107膠:水=1:0.2:0.45。養護2~3d后,再用細砂輪打磨、上蠟。但必須注意的是:首先在施工處理前,應將水泥地面全面檢查一遍,對起砂部位不能遺漏,尤其是受凍部位;再者是要嚴格按施工工藝操作,處理不好,達不到治理效果。
3、嚴重起砂且面積很大
將面層全部剔除、翻修處理。操作順序為:剔除面層、清理浮砂表面鑿毛、濕潤用素水泥漿(水灰比為0.4~0.5)刷一遍,增加地面粘結力用1:2水泥砂漿鋪設面層,嚴格做到隨刷漿隨鋪設面層壓光、適時養護。
關鍵詞:水泥混凝土;路面;病害;措施
水泥混凝土路面以其抗壓、抗彎、抗磨損高穩定性等諸多優勢得到普遍應用,但往往因工程量小,施工工藝簡單,非主線工程等因素,放松對其質量控制細節的要求,從而出現不同程度的病害。
1.水泥砼路面病害產生的原因
1.1裂縫類病害的成因分析
由于水泥砼路面的非均質性、低韌性及現場環境條件和施工工藝水平的可變性,很難完全避免砼面板的開裂,因此,裂縫類病害在水泥砼路面病害中較為常見。
縱向裂縫是順道路中心方向出現的,修補不及時,往往會變成貫穿裂縫。出現的主要原因是:(1)、路基發生不均勻沉陷;(2)、砼面板厚度與基礎強度不足導致產生荷載型裂縫。
橫向裂縫是沿著與道路中心線大致垂直的方向產生的,出現的主要原因是:(1)、砼路面鋸縫不及時,砼面板由于溫縮和干縮發生斷裂;(2)、由于切縫深度過淺,應力沒有釋放,因而在臨近縮縫處產生新的收縮縫;(3)路基發生不均勻沉陷;(4)、砼面板厚度與強度不足,在荷載和溫度應力作用下產生強度裂縫。
斜向裂縫橫貫砼路面板角或與行車方向相交成銳角,主要原因是由于下臥土層發生唧泥病害或不均勻沉陷而使板邊喪失支撐,在重載反復作用下產生裂縫。
交叉裂縫表現為砼面板裂縫相互交叉,主要是不良路基土的不均勻沉降導致的,此外,超載、重載的重復作用也可能引起這種破壞。
1.2變形類病害的成因分析
唧泥產生的主要原因是雨水沿接縫或裂縫滲入基層,在行車荷載作用下,基層的粉細料和水一起被擠出,使基礎逐漸失去支撐能力,最終發生砼面板斷裂。
錯臺病害產生的原因是:(1)、唧泥病害處理不及時或不當,路基細料在抽吸作用下向后方板移動、堆積,造成前板低,后板高的錯臺現象;(2)、基礎不均勻沉降,導致縫的兩側形成臺階。
沉陷通常是由于路基土沉降或固結所引起的,特別是接近橋涵構造物處或道路加寬部分會由于壓實不足而往往會產生沉陷。
拱起表現為接縫處板塊出現向上隆起,橫縫兩側的板體明顯抬高。產生的主要原因是:(1)、脹縫被砂、石、雜物堵塞,使板伸脹受阻;(2)、脹縫設置的傳力桿水平、垂直向偏差大,使板伸脹受阻;(3)、長脹縫砼板在小彎道、陡坡處以及厚度較薄時,易發生縱向的失穩,引起拱脹;(4)、由于基層中存在生石灰及不穩定的廢渣,自身發生反應導致路面拱脹。
1.3接縫損壞類病害的成因分析
接縫損害類病害通常表現為水泥砼路面縱橫縫兩側50cm寬度內,板邊緣砼開裂或成破碎,產生這種現象的原因是:(1)、脹縫被泥砂、碎石等雜物堵塞或傳力桿設置不當,阻礙了板塊熱膨脹,過大的溫度應力使板邊脹裂;(2)、縮縫使砼板形成臨空面,再加上填縫料質量不能保證,使得板邊在車輪荷載反復作用下被壓碎;(3)、由于切縫時間過早,使縫邊較早受到損傷導致日后損壞;(4)、填縫料質量差,如粘結強度低,延伸率及彈性差,不耐老化,填縫料與縫壁粘結不牢靠等。
1.4表面缺陷類病害的成因分析
表面裂紋產生的主要原因是:(1)、鋪筑后的砼表面游離水分蒸發過快,體積急劇收縮導致開裂;(2)、砼配合比不合理,水泥用量、砂率過大;(3)、砼表面過渡振蕩或抹平;(4)、養護不及時。
起皮表現為面層3-13mm深的砼品質變壞而產生脫落,主要是由于砼路面施工中過度抹面,使用的集料質量不合格或砼配合比不當(如細集料過多)引起的。
露骨是指砼路面在行車作用下水泥砂漿磨損或剝落后石子裸露的現象。主要是由于:(1)、施工時混合料塌落度小或摻入早強劑不當,在平板振搗后,砼就開始凝結,以至待輥筒滾壓和收水時,石子已壓不下去,抹平后,石子外露表面;(2)、水灰比過大或水泥的耐磨性差,在行車作用下很快磨損或剝落。
坑洞一般表現為路面板表面呈現孔洞狀,一般孔的直徑為2.5mm-10mm,深度為1mm-5mm。主要原因是:(1)、施工質量差或砼材料中夾帶朽木、紙張和泥塊等雜物;(2)、某些車輛的金屬硬輪或掉落硬物的撞擊。
2.預防措施
2.1設計階段
2.1.1路基設計要對軟土路段的土基按規范要求予以處理。路面結構設計要根據當地實際情況,考慮車輛超限超載、多雨氣候等不利因素的影響,在設計理論厚度的基礎上適當增加基層的厚度,并選擇水穩性較好基層。
2.1.2砼路面配合比設計,要用一個連續級配的粗集料作為骨架,用另一個連續級配的細集料填隙,從而形成一個既具有高密實度,又具有高內摩阻力的密骨架結構。
2.2 施工階段
2.2.1路基施工過程中,要嚴格按規范要求選好填料,控制填料松鋪厚度和粒徑,土石要均勻混合,路基要形成一定的橫坡度,排水要順暢,含水量盡量接近或達到最佳含水量,使路基碾壓密實,強度均勻,防止路基不均勻沉降。
2.2.2基層施工要選用合格材料,要嚴格控制基層頂面平整度、橫坡度,以確保水泥砼板厚薄均勻,減少砼板與基層頂面的摩阻力;厚度和壓實度要達到設計要求,使路基具有足夠強度;嚴禁使用松散材料處理基層不平整表面或標高。在水泥砼澆筑前應先檢查基層強度,只有強度(彎沉值或回彈模量)及各項指標達到要求后,方可組織砼面板施工。
2.2.3水泥砼面層施工在原材料的選用上要確保質量,水泥與集料必須符合公路技術規范要求,粗集料要分級后混合,嚴禁使用統料;細集料細度模數要達到中、粗砂的要求,且含泥量不超標準。
原材料拌合前要測定砂石料含水量,調整施工配合比,嚴格控制砼配合比和水灰比,合理使用減少劑,攪拌要均勻,塌落滿足要求。盡量縮短砼的運輸距離和出料高度,以免砼產生離析現象。模板要采用鋼模,高度與砼板厚度一致,立模要堅實,采用適當措施,防止模板底部漏漿。砼混合料攤鋪要平整,振搗要充分、密實,并不能過振。抹平工序非常重要,操作人員要在空架設置上進度抹平,切勿直接蹲在砼板面操作,砼板平整度必須達到規范要求。在氣溫較高時施工砼板,表面修整要及時,修整過程要設遮陽棚,避免陽光直射,硬化后要灑水使路面保持濕潤。
2.2.4施工機械,先進的機械設備是水泥路面的質量保證。砼路面施工盡量采用先進的、具有自動進料計量的較大型機具設備,并配備齊全。嚴禁使用淘汰的小型機具。
2.3養護階段
關鍵詞:混凝土路面 溫度應力水化熱
中圖分類號: U416.216 文獻標識碼: A 文章編號:
1、前言
水泥混凝土路面具有使用壽命長、維修養護費用少、抗磨耗、能力強、能見度好、能源消耗少等優點,因此,它在城市道路上被廣泛采用。但混凝土是一種非勻質脆性材料,有骨料、水泥、水以及存留在其中的部分氣體組成,在具有一定的溫度和濕度情況下,混凝土硬化并產生體積變形,由于組成混凝土的材料其變形不一致,互相約束產生初始應力,造成在骨料與水泥石粘結面之間或水泥石本身之間產生微細裂紋,這些裂紋即不規則,也不連貫,在外界因素影響下,還可能發展成宏觀裂縫。
2、水泥混凝土路面裂縫成因分析
2.1溫度應力
混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱,使混凝土內部溫度升高,水泥水化熱在1-3天內可放出熱量的50%,由于混凝土內部和表面的散熱條件不同,形成內外溫差,造成溫差變形和溫度應力。溫度應力和內外溫差成正比,溫差越大,溫度應力也越大。砼的早期抗拉強度較低,當這種溫度應力超過混凝土抗拉強度時,產生裂縫。
2.2干縮變形
干縮變形的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果,混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束,產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產生。
2.3路基基礎的影響
混凝土路面下的基礎應平整、堅實、抗變形能力強、整體性好。如果路基壓實時局部壓實度未達到質量標準,或填筑路基的材料不符合標準,或在路基尚未完成自然沉降便急于開始澆筑混凝土路面,使路基發生不均勻沉降,導致混凝土板產生裂縫,嚴重的會產生斷板。另外,如果地下水位過高,地質條件差,路基含水過高,會使路基強度降低,承載力下降,水泥混凝土路面產生較大的變形荷載而導致裂縫。
2.4道路基層的影響
如果基層平整度差,導致混凝土面層厚度不均勻,在行車荷載及溫度翹曲應力作用下,使路面應力集中。當應力超過極限強度時,就會在厚度薄弱處產生裂縫。
2.5材料的影響
水泥質量的穩定性是十分重要的因素。水泥的安定性差,凝結硬化時的收縮量大,使混凝土板面產生許多小裂紋,在外部荷載及自然因素作用下擴展為裂縫。不同標號及品種的水泥混雜使用,硬化時間及收縮量不一樣,同樣會形成裂縫。砂石材料中若有過量的泥土和石粉,會削弱水泥的膠結力,延緩水泥硬化,降低混凝土的強度,在使用使容易產生裂縫。
2.6配合比的影響
水灰比偏大,使混合料中被水占有的空間較大,只有其中一小部分參與水化反應,剩余水分逐漸蒸發,在混凝土中形成空隙,并使混凝土干縮。用水量越大孔隙率越大,T縮率也越大,這樣就明顯降低了混凝土的強度。
水泥用量不合理使用,使混凝土收縮量增大。由于水泥本身固有的收縮特性,使混凝土中水泥用量增大,致使收縮量也增大,在施工時便容易產生裂縫。
砂石料的級配不合理使抗折強度降低,因為不同級配的混合料其抗折和抗壓強度有較大的差異。
砂偏細,導致水泥用量過大。砂在同樣重量的前提下,粒徑越小,砂粒總表面積越大,這就需要較多的水泥來包裹砂粒表面積,從而增高水泥用量,引起水泥混凝土收縮量增大。
2.7施工因素的影響
2.7.1由于操作人員不嚴格按配合比要求進行控制,或攪拌時間不夠使混凝土攪拌不均勻,每罐混凝土配合比不均勻,使混凝土中強度發展和收縮量不均勻,在混凝土內部形成有害應力,在外力作用下會在應力加大處開裂。
2.7.2澆筑混凝土的影響。澆筑混凝土時,由于振搗不均勻,局部振搗不密實,容易使混凝土中出現氣孔、蜂窩,在行車荷載及自然因素作用下產生應力集中而導致裂縫。
2.7.3切縫的影響。混凝土隨著時間的推移,其強度和收縮量都在增大,內部拉應力也相應增大。在混凝土澆筑成型后未能及時切縫形成人造縮縫,以致板體收縮產生的拉應力超過了混凝土某一局部的初期極限抗拉強度,引起該處產生橫向裂縫并造成應力集中,致使裂縫迅速擴展,使板體在較短時間里出現貫通全幅的裂縫。
2.7.4傳力桿安裝的影響。傳力桿的安裝必須遵照規范要求,按設計進行,使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜,則在傳力過程中會將混凝土頂破,從而形成裂縫。
2.7.5混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。混凝土澆筑成型后,逐漸開始凝結硬化。當空氣中相對濕度較小時,混凝土中水分就會不斷地蒸發掉,造成混凝土由表到里逐漸失水,如果養護不及時,就會造成頂面失水快,收縮迅速;底面失水慢,收縮緩慢,翹曲后則可能使混凝土面板產生裂縫。混凝土養護不連續,養生期未到就停止養生,使混凝土強度不能正常發展,也是引起斷板和裂縫的原因。
2.7.6施工機械設備的影響。由于機械設備故障使混凝土的澆筑工作無法連續進行,會在路面混凝土中形成人為施工縫,此新舊混凝土接處是容易產生裂縫的位置。
2.8過早開放交通
在混凝土尚未達到設計強度就提前開放交通,此時混凝土承受不了外界荷載的作用力,當這一作用力超過了荷載的臨界狀態時,斷板或裂縫就產生了。
3、水泥混凝土路面裂縫的預防措施
3.1提高混凝土本身的性能
水泥混凝土路面產生裂縫的根本原因在于混凝土的極限拉伸應變值太小,不足以抵抗干縮變形和溫度變形。為了以高混凝土的極限拉伸變值或抗拉強度值,改善路面的抗拉能力,可采取如下措施:
3.1.1混凝土的極限拉伸值隨著抗拉強度的提高而有所提高,因此提高混凝土的抗壓強度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用C30\C35較高標號的混凝土。
3.1.2采用碎石配制混凝土。應為采用碎石配制的混凝土的極限拉伸值比用一般卵石配置的混凝土提高30%左右;
3.1.3控制混凝土骨料的最大粒徑。采用最大粒徑較小的骨料配制混凝土時,可以提高混凝土的極限拉伸值。因此《規范》中限制骨料粒徑在一般公路中不超過40mm。在高等級公路中不超過35mm,甚至有的限制在25mm以下。
3.2提高基層施工質量
水泥混凝土路面基層應具有較高的強度、較高密實度和較好的水穩性。因此,在路基施工中,應嚴格按施工操作規程進行,做到分層填筑、分層碾壓、分層測試。每層的壓實度、壓實厚度、平整度和路拱等都要滿足設計要求和規范要求。
3.3提高混凝土施工質量
3.3.1為了防止混凝土路面產生表層裂縫,一是在配制混凝土時應嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇合適的級配和砂率;二是在混凝土路面澆筑后及時用潮濕材料覆蓋,防止強風和烈日暴曬。尤其在炎熱的夏天施工時,更應該澆筑一段,養護一段。
3.3.2及時切割縫。許多實踐證明,適當的切縫時間對保證混凝土的整體質量有很大關系。切縫遲了,由于大面積混凝土約束會出現裂縫。擴展后形成斷板。一般混凝土的切縫間是在模板拆除后12小時左右(可以根據氣溫的高低適當調整)。
3.3.3加適當的外加劑。一般說,價減水劑可以減少混凝土的用水量,改善混凝土的和易性,降低水分蒸發速度,減少混凝土的收縮值。
3.3.4模板需涂脫模劑,使混凝土與模板之間形成一層薄膜,減少混凝土與模板間的粘結作用。這樣不容易產生裂縫,也便于拆模。另外,在澆注混凝土路面時,要將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分。
關鍵詞:混凝土路面;裂縫;產生原因;預防措施;處理方法
中圖分類號:TV543+.6 文獻標識碼;A
1 針對縫隙開展的預防方法
1.1由于干縮導致的縫隙。首先是使用那種收縮量不是很大的材料。最常用的是熱量不是很高的那種水泥,而且要適當的減少其使用規模,第二,由于干縮會承受來自水灰層次的干擾,如果其比例非常大的的話,其干縮性就非常的厲害,所以,在配比的時候,要控制好比例,而且要適當的添加一些減水材料。第三,要注意好拌合以及建設中的比例,其加入的水分,一定不能超過設計的內容。最后,做好前期的準備互動,而且要增加其養護用時。在冬天的時候,最好是多遮擋,而且要涂抹一些養護材料。
1.2 縫隙開展的應對方法。一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。第二,掌握好水灰的比例,使用合理的減水材料來提升材料的塌落度,降低水泥的使用。除此,在澆筑工作開展以前的時候,要將基層認真的澆灌。最后,認真地蓋上一層物質,比如有水分的麻袋等,以此來確保其濕潤,而且在其外層撒上一層養護材料也可以進行。最后,當天氣溫度較高,或者是風力比較強勁的時候,要進行光線遮擋。
1.3 沉陷裂縫的主要預防措施:一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。
1.4 溫度裂縫的主要預防措施:一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在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。四是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的三冷技術的基礎上采用二次風冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。七是高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度。八是大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關,混凝土結構尺寸越大,溫度應力越大,因此要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。九是在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內外溫差。十是加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻、保護措施。
1.5 化學反應引起的裂縫主要的預防措施:一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。通常的預防措施有:一是保證鋼筋保護層的厚度。二是混凝土級配要良好。三是混凝土澆注要振搗密實。四是鋼筋表層涂刷防腐涂料。
2 針對縫隙現象開展的應對方法
縫隙一旦發生的話,不但會對整個構造的特點產生負面作用,同時還容易導致生銹等現象發生,使得材料無法有序的使用,同時其性能等也會受到非常不利的影響。結合其特征和實際狀態,要認真地分析,有效地應對,以此來確保物體合理的使用。常見的應對措施有如下的一些。
表面修補法,灌漿、嵌逢封堵法,結構加固法,混凝土置換法,電化學防護法以及仿生自愈合法。
2.1 表面修補法:該項措施的特征是其非常的簡便,而且很常用。其通常適合用到那種相對穩固的構造中,除此之外對于那些不會對構造的承載性產生負面意義的外在縫隙等也有很大的功效。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,開展應對工作的時候,為了確保材料不會因為負面作用而發生后續的縫隙現象,我們經常按照在其外在層次中張貼纖維布的方法來應對。
2.2 灌漿、嵌逢封堵法:該項措施通常適合用到那種對構造綜合體由作用或者是對防滲有規定的縫隙的處理工作中,其是使用壓力裝置把膠結物質滲透到縫隙里面,當膠結物質變硬之后,就會成為綜合體,進而具有加固的功效。目前用到的此類物質種類非常多,比如水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。在該種模式中,常用鑲嵌的措施來進行,其是順著縫隙的槽,在其中填充一些止水物質,進而可以將縫隙閉合。
2.3 結構加固法:如果縫隙對構造的能力產生負面作用的話,就應該通過加固措施來對其進行應對。在加固的時候,常按照如下的措施來進行。擴大構造的截面區域,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。
2.4 混凝土置換法:該項措施是應對重度問題的關鍵措施,此措施是把受到影響的材料去除,基恩瑞替代上新的物質。
2.5 電化學防護法:該項措施是通過分析電場發生的電化學的功效,切實的改變材料所在的氛圍,進而獲取低于腐蝕的功效。其有許多的分支措施。它的優特征是,它不會受到外在的氛圍的作用,適合用到長久地防腐工作中,不但能夠用到已經出現裂縫的物質里,同時還可以用到全新的模式中。
2.6 仿生自愈合法:該項措施屬于全新的處理措施,其按照生物體系對于遭遇影響的位置自行處理,進而使得受影響的區域合理的復原的特征,在材料的以往的成分里添加了獨特的物質,在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
結語
縫隙現象是這種道理中非常常見的問題,一旦發生,不單單會影響到其抵御滲漏的性能,同時還會使得其無法有序的使用,同時還能夠使得生銹等現象發生,導致碳化問題出現,進而使得材料無法長久地使用,進而影響到其承受性的發揮,所以,要切實的對該項問題開展深入的分析,認真地處理,在建設的時候,通過應用多種合理的預防方法來應對縫隙,以此來確保其運作有效。
參考文獻
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關鍵詞:水泥;混凝土路面;質量問題
1 水泥混凝土路面常見的質量問題
(1)裂縫:裂縫分為縱向裂縫、橫向裂縫、斜向裂縫,產生這種裂縫的原因有基礎不均勻沉降、溫差、地基凍脹和施工質量等原因,許多裂縫如不及時維修,常會發展為較大的損害,嚴重地影響路面的正常使用。
(2)唧泥:在車輛荷載作用下,面板接縫、裂縫和板邊下部產生的水和細粒土混合物間產生強制性位移造成的。
(3)錯臺:隨著填縫料的喪失,會造成路面水的滲入,在車輛荷載的作用下,產生唧泥,隨著唧泥的連續不斷發生,路基游離土被不斷帶走,路基表面標高不斷降低,產生錯臺。
(4)拱起:混凝土板收縮時縫隙張開,填縫料失效,堅硬碎屑等不可壓縮材料塞滿縫隙,使某一接縫兩側的板突然向上拱起。
(5)填縫料喪失和脫落:在板縫填縫料失效和車輪行走振動的作用下,填縫會被擠出而被車輪帶走。
(6)坑洞:混凝土路面表面呈現破損和坑洞,主要原因是施工質量差,或混凝土材料中夾帶朽木紙張和泥塊樹葉等雜物造成的。
(7)掉角:掉角通常由于脹、縮縫或施工縫填料選擇不當,或者填縫料失效,造成路表水沿縫隙不滲。
(8)接縫擠碎:接縫擠碎是指鄰近接縫或裂縫約50cm寬度范圍內,出現未擴展整個板厚的裂縫或者混凝土分裂碎塊,接縫擠碎主要是由于接縫施工不當,或者因填縫料,剝落,擠出,老化,接縫被硬石子阻塞,則當混凝土伸脹時,混凝土板的上部產生集中壓實力,在超過混凝土的抗剪強度時,板即發生剪切擠碎。
2 水泥混凝土路面裂縫成因及預防措施
2.1 原因分析
(1)由于混凝土所用材料品質不良、水泥標號、水質、砂、石規格不符合要求,配合和水灰比不正確;
(2)由于施工不良,混凝土未達到設計強度要求;
(3)由于基礎濕軟,強度不均勻,路基或基層承載力不足引起的破壞;
(4)由于施工時對混凝土的凝結硬化過程中養護工作沒有做好,縱橫縫沒有及時做好;
(5)由于板面裂縫沒有及時修補,以致雨水滲入基層和路基,使路基和基層的承載能力減低,在行車的影響下,混凝土路面呈現新的斷裂和縫隙,以及裂縫處面板的沉陷;
(6)由于伸縮縫或裂縫中的填縫料發生損壞和脫落后,未及時填補為泥土,砂石所填塞,以致產生板的縱向和斜向的裂縫;
(7)由于混凝土面板厚度不足或因超設計荷載而發生的破壞。
2.2 預防措施
2.2.1 認真選擇混凝土原材料
(1)水泥。對于特重型交通,可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和道路硅酸鹽水泥,但其標號必須在42.5級以上;對于重、中等和輕型交通,也可采用礦渣硅酸鹽水泥,其標號不得低于32.5級。
(2)骨料。采用質地堅硬、潔凈的河砂或海砂,細度模數宜在2.5以上,配應符合規范要求,砂的含泥量應控制在3%,其它指標符合要求。粗骨料可為碎石或礫石,應質地堅硬、耐久、結晶,符合規定級配,最大粒徑不超過40mm,含泥量不超過110%,硫化物及硫酸鹽含量不超過110%,針狀、片狀顆粒不超過15%。
2.2.2 做好混凝土施工質量控制
良好的混凝土質量是路面質量的保證,混凝土在制備和施工中需處理好以下幾個環節:
(1)混凝土生產控制。施工中應嚴格控制配比:控制好砂率、水泥用量和水灰比;混凝土的攪拌充分,出料要均勻,減少離析都有利于減少路面病害的發生。①采用混凝土真空脫水技術。混凝土振搗完畢,用真空脫水技術可將混凝土表面及內部的游離水和空氣排出,以降低混凝土的孔隙率和水灰比,增加混凝土的密實度和強度,提高水泥與骨料的界面結合力,可防止混凝土沁水過多而產生的收縮裂縫,減少混凝土缺陷。②選擇適宜的切縫時間。為了防止施工中的溫度收縮裂縫,準確掌握切縫時間很重要,一般以混凝土抗壓強度達到5 - 10M Pa 為適宜的切縫時間。
(2)防止路基的不均勻沉降。對不良土質的路基,應做特殊處理方可使用。所采用的改良和防護方法有兩種:①改良土質。將膨脹土分為強、中等、弱膨脹土三種類型,強膨脹土不能作為路基材料,予以置換;對中等及弱膨脹土需加以改良。改良方法通常是根據膨脹大小加入6~8%石灰。② 路基土坡的加固處理。從以下三方面作好路面土坡的處理:土工隔柵加固邊坡、選擇合適的坡比和選擇適宜的基坡加固方法。
2.3 裂縫的處治技術
2.3.1 灌縫材料
灌縫材料有環氧樹脂類、聚氨脂與改性聚氨脂類、烯類及瀝青橡膠類。
常用的改性環氧樹脂類材料有聚硫改性環氧灌縫材料,雙組分快速固化灌縫材料。聚氨脂類灌縫材料主要有多異氰酸酷膠粘劑和端異氰酸醋基聚氨酷預聚體型膠粘劑,前一種膠粘劑具有很高的膠粘性和耐疲勞堅固性,后一種膠粘材料具有起始膠結強度高、彈性好、耐低溫、耐疲勞等優點。烯類灌縫材料主要采用烯類聚合物配制而成,主要類型有氰基丙烯酸膠粘劑、(甲基)丙烯酸樹醋膠粘劑、聚醋酸乙烯乳液膠粘劑。
2.3.2 修補方法
(1)壓力注漿法:包括機械動力法和低壓注漿法;其中機械動力法是利用壓送設備將補縫漿液注入路面裂隙,達到閉塞的目的;低壓注漿法是利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫。
(2)開槽填補法:沿混凝土裂縫開鑿成槽,用聚合物水泥砂漿將其填補封閉的方法稱為開槽填補修補法。適用于允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫。
(3)涂膜封閉法:在混凝土表面涂刷防水涂膜以封閉微細裂縫的修補方法稱涂膜封閉法,適用于寬度小于0.2mm 的微細裂縫的修補。
3 結 語
水泥混凝土路面中的質量通病給道路交通帶來各種各樣的安全質量隱患,這是一個不容忽視的問題,但這些質量通病不是不可克服的,只要我們認真選材,把握住各個施工環節,嚴格按照施工規范和操作規程進行施工,很多質量通病是可以避免或降低其破壞力的。
參考文獻
[1] 中交公路規劃設計院主編.公路水泥混凝土路面設計規范[M].人民交通出版社,2003.3.
[關鍵詞]水泥混凝土;病害;預防措施
中圖分類號:TU992.3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)18-0182-01
1、概述
近年來,隨著高等級公路的快速發展,橋粱的數量增多,許多橋建成通車之后不久就出現了問題,給車輛的運行和橋梁的維修帶來諸多不便。個別路段橋面鋪裝不斷出現較大面積的早期破壞,病害主要表現為局部坑槽、角隅破壞、縱橫縫兩側啃邊、縱向裂縫等。本文就與此有關的問題進行分析與探討。
2、水泥混凝土橋面鋪裝病害產生的原因
水泥混凝土橋面鋪裝病害產生的原因不外乎設計和施工兩個方面,但設計方面的原因多于施工方面的原因。
現代公路運輸的發展趨勢是行車速度高、載重量大、車流量大。因此,作為橋梁直接承載層的橋面鋪裝設計必須適應這一特點,鋪裝層必須具有較高的強度和足夠的厚度、含筋率,以及合理的鋼筋空間分布,以防止混凝土開裂破壞,并保證耐磨。
傳統的設計概念是,橋面鋪裝不參與結構受力;設計時,只是根據經驗采用6cm-lOcm的厚度,混凝土標號為C25-C35,鋼筋作為構造鋼筋,而不是作為受力鋼筋來配置,直徑一般為6cm-lOmm,網間距為l5cm×15cm-20cm×20cm。設計者一般未對該設計的科學合理性進行充分論證。由于設計上的不足,加上施工過程各環節控制不嚴,因此,經常會發生橋面鋪裝的早期開裂破壞現象。
汽車荷載通過車輪作用于橋面時,是一個局部移動集中荷載。在這一作用下,橋面鋪裝隨著粱體產生正彎距和負彎距,局部區域還會產生局部應力集中現象,這是造成橋面鋪裝層遭受破壞的根本原因。在這一局部集中荷載作用下,橋面鋪裝層一方面產生局部彎沉,即橋面局部產生向下彎曲和向上彎曲,于是產生了正彎距和負彎距,鋪裝層上下均出現拉應力;另一方面產生壓應力集中,由于混凝土存在微觀裂(空)隙,在宏觀強大集中壓力作用下,微裂隙尖端會產生拉應力集中產生,造成微裂隙擴展,最后在主拉應力作用的方向產生拉伸破壞。由此可知,鋪裝層上下與全層的縱橫方向均出現拉應力,而且是一種反復應力、沖擊應力。橋面鋪裝中的任何縫隙(包括施工縫和假縫)都會激發更嚴重的拉應力集中,使混凝土在薄弱處首先破壞,進而逐漸向周圍擴展。
3、預防措施
混凝上橋面鋪裝層病害的原因比較復雜,影響的因素很多,根據上述分析,筆者認為應從設計和施工兩方面采取以下預防措施:
3.1設計方面。
3.1.1鋪裝層必須具有足夠的厚度,以適應行車速度高、載重量大和車流量大的需要。因為厚度大,則剛度大,車輛局部集中荷載作用下所產生的橋面鋪裝局部拉應力亦相應減少,鋪裝層就越難發生拉伸破壞。根據車速、載重量、車流量情況,可加大鋪裝層厚度約為12cm-18cm。
3.1.2鋪裝層鋼筋不應單純按構造鋼筋配置,而應更多地考慮按受力筋配置。必須具有足夠的含筋率,大橋和特大橋考慮配置上下層縱橫方向的鋼筋,以承受鋪裝層因局部集中荷載作用下所產生的拉應力。可采用雙層鋼筋網,鋼筋直徑8mm-lOmm,上層網距15cm×15cm,下層間距20cm×20cm,縱橫向盡可能保證連續。
3.1.3由于橋面鋪裝層中,任何縫隙都會激發更嚴重的應力集中,因此這些縫隙便成了橋面的薄弱環節,是橋面鋪裝混凝土破壞的“起點”。因此,在滿足功能要求的前提下,盡可能減少各種縫隙,在鋪裝層鋼筋網間距較密的情況下,可大大減少各種假縫數量,縱向工作縫應設置在車道分界線及車道之外,以減少荷載對縫隙的作用次數。
3.1.4目前,橋梁上部結構設計,多采用空心板粱,雖然結構整體能滿足強度要求,但由于梁體剛度較小,產生的撓度較大,在車輛荷載作用下,粱體的反復撓曲變形加上反復的局部彎沉變形,必然會加快橋面鋪裝層的破壞。
3.1.5粱體必須設置足夠的預埋鋼筋,并與橋面鋪裝層鋼筋焊接相連接,確保梁體與橋面鋪裝緊密結合,連成一體,共同作用。
3.2施工方面。除嚴格按照施工技術規范進行施工外,還必須注意以下幾點:
3.2.1在溫差較大季節及炎熱天氣,要避開中午高溫時施工,安排下午開始至夜間施工為宜。這樣可避免產生溫差拉應力而引起裂縫。
3.2.2為了確保梁體與鋪裝緊密結合,共同作用,鋪裝層鋼筋與粱體預埋鋼筋最好用搭焊方式相連,焊縫長度及質量等應滿足施工規范要求。進行鋪裝施工前,必須對梁體表面的砂漿等雜物進行鑿除、清洗,并充分鑿毛,以防止鋪裝層與梁體在車輛荷載作用下發生脫離,鋪裝層易遭破壞。
3.2. 3鋪裝層縱橫鋼筋必須穿過各種縫隙,并保持每根縱橫鋼筋連續,以承受由于混凝士收縮變形或變溫作用以及車輛荷載作用下引起的拉應力,避免縫隙的過早破壞。
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過程中收縮,水灰比(坍落度)越大,收縮越大,水泥混凝土收縮產生的拉應力越大,橋面就越容易產生收縮裂紋。因此嚴禁使用泵送混凝土澆筑橋面,因為泵送混凝土一般坍落度較大,常達13cm-18cm。在使用塑性混凝土澆筑橋面時,應采取真空吸水法施工,盡可能把多余水分吸出。
3.2. 5必須保證鋪裝層混凝土全面覆蓋灑水養護,在7天以上養護期間內連續保持混凝土的濕潤狀態,以保證混凝土強度正常增長。
3 .2. 6采用外加劑應慎重,因為有些外加劑會增加混凝土收縮,有些會降低混凝土后期強度。因此,在需要使用某種外加劑時,必須查明有何副作用,并嚴格控制其用量
4、總結
一座橋梁從建成到使用,牽涉到設計、施工、監理、運營管理等各個方面。由上述可知,設計疏漏、施工水平低下、監理監督不力,以及外界自然條件的變化均可能使混凝土橋梁出現裂縫。所以做為工程項目的參建各方應加強崗位責任管理制度、加強監督管理、加強驗收制度,嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。
對于施工單位應嚴格按操作規程、按照圖紙施工。監理應按照監理規范加強質量控制,在施工管理過程中,進一步加強巡視、旁站、平行檢驗。設計單位應認真、嚴謹,設計審圖,把圖紙的紕漏消滅在施工之前。另外,在施工中及時發現和處理問題,也是相當重要的一個環節。
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【關鍵詞】 混凝土 路面 裂縫 預防
中圖分類號: TU37文獻標識碼:A 文章編號:
水泥混凝土路面產生了裂縫會引起路面、路基持久性強度的降低及穩定性的破壞,嚴重影響該路段的承載力和耐久性,甚至危害了公路的正常使用。因此,采取有效的預防措施是保證混泥土路面安全耐用的前提和基礎。
造成面板開裂沉降和斷裂的因素是很多的,只要施工中不謹慎隨時都可以出現面板的各種裂縫。當混凝土面板的抗拉、抗折強度低于混凝土的收縮和翹曲應力時,裂縫就會產生,而隨著時間、氣溫變化、雨水滲入及行車作用,會最終導致全部路面的破壞,目前尚無理想的修補方法。對裂縫嚴重的面板只有鏟掉重澆新板,在澆注前應在相鄰板的接觸面處鉆孔埋設傳力桿。面板裂縫輕微且不再發展的,可以采取修補。修補工作不但費工費料,外觀難看,而且工藝繁雜,使用效果也不及原有的整體板。為此,施工過程中要嚴格管理,精心組織,最大限度地降低裂縫的產生。
1、保證路基最佳密實度
路基的沉降會使其強度減弱,要使沉降-點不發生也是不可能的,即使是路基達到98%的密實度,那么還有2%的空隙率,有空隙就會有沉降。微量的沉降不會造成路基的破壞。因此,為保證路基足夠的穩定性,就必須把沉降量減小到最小值,尤其要避免發生影響嚴重的不均勻沉降。
路基發生沉降有兩種情況:-是地基軟弱,未做好加固處理,其承載能力低于覆蓋在它上面的填土層重力的壓縮變形;二是填土層壓實不好,密實度小于設計要求,其強度必然不足,在自重和外力作用下就會發生變形,密實度愈小其變形愈大。
為使路基有良好的密實度和提高其強度,減少路基的塑性變形和滲透系數,從而增加穩定性,使填土層的沉降量減小到最低限度,結合施工單位的現有碾壓設備,在填筑路基時采取“分層填筑”和“薄層多壓”的做法,每層厚度不超過30cm。為保證有均勻的強度,必須強調“分層填筑”,因不同層次有不同的壓實度要求。
2、提高基層的強度與穩定性
混凝土路面的基層材料必須具有剛度大、整體性強和水穩性好的特點。常用的基層結構有石灰粉煤灰穩定碎石、石灰土、工業廢渣類等半剛性基層。石灰土宜作為底基層,從面層縫隙滲入的水會使石灰土基層表面水化,降低強度,同時也易使面層滑動。所以道路工程宜采用水泥穩定碎石,它比石灰穩定土好,因為它的水穩性好。在這樣的基層上修筑路面不會造成基層松散、滑動,而使面層坑槽、龜裂連片。
基層強度的均勻性及平整度對混凝土面板質量影響較大。基層施工時要拌和不勻、不同土質不能混雜使用,灰和土要過篩不能團塊多、平整度差,新老路基結合部處理的要好等等。最大限度減少基層強度的不均勻沉降,否則使路面板斷裂。為此,在驗收基層交工時,除按中華人民共和國交通部頒布的《公路工程質量檢驗評定標準》規定的項目外,還應增加檢驗基層彎沉值、拌和均勻度、含水量等有關項目,使基層能給混凝土面板提供均勻而穩定的支撐,且能防止唧泥和凍脹等不良影響,保證路面有較好的整體強度和平整度,達到延長混凝土路面的使用壽命的目的。
3、施工溫度對混凝土面板的影響
3.1溫度裂縫產生原因
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝土的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。
但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構沒計和施工極為重要。
3.2溫度應力的分析
根據溫度應力的形成過程可分為三個階段:早期、中期、晚期。根據溫度應力產生的原因可分為兩類:
(1)自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內部溫度是非線性分布的,由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。
(2)約束應力:結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力。
這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。使混凝土產生裂縫。
3.3溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
(1)控制溫度的措施有:采用改善骨料級配,用于硬性混凝土摻混合料加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。
(2)改善約束條件的措施有:合理地分縫分塊;避免基礎過大起伏;合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;添加外加劑,為保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之-。
4、嚴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對強度起至關重要的作用。-般都能做到依據水灰比與強度關系曲線進行計算和選配合理的配合比,但關鍵是在實際施工中要按采用的配合比嚴格執行,堅決杜絕上料不過秤。
在兩條脹縫間盡量選用同-廠家生產的同-品種水泥。特別是脹縫處最好使用同-批號的水泥,避免因水泥不同影響面板混凝土強度的均勻性。
5、認真做好混凝土路面的接縫
5.1脹縫
溫度升高出現混凝土的熱脹,易使脹縫出現破損現象。此時若脹縫板和傳力桿施工時位置不正確、傳力桿活動端不自由以及脹縫面不垂直、縫內掉人石子等硬粒、縫兩側強度不均等均會造成面板的破損、錯臺現象。脹縫施工工藝復雜,要求高,不合格的脹縫會加劇對面板的破壞,因此脹縫施工時必須認真操作。脹縫應與路面中心線垂直,當遇到斜交橋涵處,應設置不小于3塊板長(約15米)的漸變段,以逐漸調整縫的方向,并在漸變段內配置鋼筋網和傳力鋼筋。縫壁必須上下垂直,縫隙寬度-致。脹縫的傳力桿在水平和垂直兩個方向的位置都要正確,固定后的傳力桿必須平行于板面及路面中線。
5.2縱縫
簡單的是做成平豎直縫,兩幅面板處的縱縫,用螺紋鋼筋制成的拉桿連接,拉桿位置在1/2板厚處。縱縫側面用石油瀝青均勻涂刷2至3遍,但應避免將熱瀝青涂刷在螺紋鋼筋的拉桿上。
5.3縮縫
為抵抗混凝土的冷縮應力而設置的縮縫,均應使用切縫法。有時也配合使用壓縫法,即在每隔25米先壓-道縫,然后再每隔5米-道切縫,以防混凝土面板過早開裂。壓縫施工若工藝不細,極易造成壓縫處平整度差,縫邊}昆凝土易破碎,所以-般不提倡使用。《施工規范》明確規定在機場和高速公路上必須采用切縫法。
切縫法主要是用切縫機切割,操作時要做到縫寬-致,-般縫寬為6-8mm,過窄的縫,填縫時有困難,但目前市場出售4mm厚的鋸片,使縫寬趨向變窄。縫深不小于4cm(有的資料提出深度不小于板厚1/3),且深度要-致,防止兩端淺中間深的不均現象。切縫時間要及時,過早會破損混凝土,過晚面板會斷裂,-般以混凝土達到設計強度的25~30%時為宜,目前也有的單位用時250~300個溫度小時來掌握切縫時間(澆筑后的時間與日平均氣溫之積)。外觀力求美觀整齊,橫向相鄰的縮縫要對齊,平曲線處更應注意按孤度等分功縫。
5.4施工縫
其位置應與脹、縮縫的設計位置相吻合,其設置方法和要求與脹縫相同。施工縫應盡可能減少,在目前缺少機械化施工的條件下,大多是以人工作業居多,每個作業面-般日進度為150~200米,因而這種施工縫實際上都成了脹縫形式。
5.5填縫
填縫是-道仔細的工序,它的質量好壞直接影響到路面的使用和行車的效果。近年來隨著修建混凝土路面的增多,其重要性逐漸被認同。
填縫要在混凝土養護期立即進行。填縫時應將縫隙吹干凈,以促進縫料與縫壁面結合緊密部滲水。
常用的填縫料有:聚錄乙烯膠泥、瀝青橡膠、瀝青混合料。
6、重視混凝土的早期養護
實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的。寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。因此,混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應力觀點出發,保溫應達到下述要求:
防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;
防止混凝土超冷,應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土試用期的穩定溫度;
防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養護,主要目的在于保持適宜的溫度、濕度條件,以達到兩個方面的效果。一方面是使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮,另一方面使水泥水化作用順利進行,達到設計的強度和抗裂能力。
從理論上分析,新澆筑的混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求,但由于蒸發等原因常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期,在施工中應切實重視起來。
綜上所述,水泥混凝土路面的裂縫課題是一個施工中出現比較頻繁的問題,本人只是闡述自己在具體工作中的幾點小體會以供廣大的同行們參考和共同學習。
參考文獻
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【關鍵詞】水泥;穩定基層;裂縫;防治
1.水泥穩定基層裂縫的危害
基層裂縫分為縮裂縫和溫度裂縫,主要是水泥穩定基層混合料水泥固化及水分散發后使基層表面產生的細微開裂現象,然后向深部和橫向擴展,最后貫通整個基層。裂縫的寬度大多數為1-3MM嚴重者可達到4-5MM。裂縫的產生在一定的程度上破壞了基層的板塊整體受力狀態,而且裂縫的進一步發展會產生反射裂縫,使路面面層也相應產生裂縫和斷板。若對基層的裂縫處理不當,路面雨水就會通過面層的裂縫和其它多種途徑進入瀝青路面(或水泥混泥土路面)結構層內,使裂縫附近的基層材料過分潮濕,特別是面層裂縫下基層也開裂的情況,基層裂縫中往往充滿自由水。在行車荷載作用下,路面結構層內或基層材料中的自由水會產生相當大的水壓力,這種有壓力的水會沖刷基層材料中的細料。一次沖刷的量很小的,但行車荷載的反復多次沖刷,就會積少成多,在裂縫中形成細料漿被逐漸壓擠出裂縫。一旦灰漿被擠出瀝青面層就會沿裂縫產生下陷現象,同時在裂縫兩側引起新裂縫產生,甚至破裂,導致瀝青面層形成局部低洼,甚至坑洞,促使瀝青面層的進一步破壞。這樣不但減少了路面的使用壽命,而且直接影響路面的行車質量和舒適度。為了避免這種現象的發生應采取減少表面水進入路面結構層的可能性,減少基層的縱橫向裂縫,改善水泥處治材料的抗沖刷性。
2.水泥穩定基層裂縫產生機理
2.1干縮裂縫
水泥與各種骨料加水拌合并經過攤鋪及碾壓成型后,水分的蒸發及混合料內部發生水化作用,使原本較潮濕的水穩材料達到密實狀態的基層,集料結構逐漸通過水泥的固化作用趨于干燥,由于混合料水分的減少而發生的毛細管作用、吸附作用、分子間力的作用和碳化收縮作用等引起基層材料體積在一定程度上趨于減小而收縮,收縮量偏大則會使基層出現較嚴重的拉裂現象直至產生裂縫。
2.2溫縮裂縫
基層材料內部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣項在降溫變化過程中相互作用的結果,使基層材料產生體積收縮。
3.水泥穩定基層裂縫的預防措施
3.1充分重視原材料的選用及配合比設計
(1)水泥品種的選擇:不同品種的水泥干縮性有所不同。普通硅酸鹽水泥干縮性很小、火山灰質硅酸鹽水泥次之、礦渣水泥較大。因此,選用合適的水泥在一定的程度上能減少干縮裂縫。
(2)水泥劑量與級別:公路基層的設計強度通常為3-5mpa。相同配合比設計強度越高,則水泥用量越大。水泥劑量對干縮應變的影響較大,水泥用量超過一定的比例,混合料的塑性增加收縮性就增大,容易產生嚴重的干縮裂縫。當水泥劑量不變時,改善集料的級配可以顯著提高基層的強度,反之對不同的材料,水泥的用量有所不同,級配較好的材料,水泥劑量可以減少到最低,否則水泥用量則會最大。設計配合比時,通過水泥劑量分級和調整集料的級配,來保證基層的設計強度,降低水泥劑量。實踐證明,水泥劑量超過一定數值后,水泥穩定土的裂縫增多,縫寬也增大。我國規范規定水泥劑量不超過6%。
(3)各種材料的粘土量要降低:水泥穩定基層混合料在不同負溫度時的溫縮系數變化很小,當粘土量增加,混合料的溫縮系數隨著溫度降低的變化幅度越來越大。溫度越低,粘土量對溫縮系數影響越大。對于水泥穩定基層來說,水泥穩定不含粘土的碎石(或砂礫)的裂縫最少,因此,限制收縮最重要的是出去集料中的粘土含量,達到規范的范圍,而且越小越好。
(4)有機質含量要降低:用水泥穩定含有少量有機質的過度層中,水泥的凝結將被延緩,而用水泥穩定不含有機質土層,強度一開始就增長,而且其強度最高;因此用水泥穩定土做底基層時,土中有機質的含量不得超過2%;做基層時土中有機質的含量不得超過0.5%。有機質含量超過2%時,必須先用石灰處理,再用水泥穩定,硫酸鹽含量超過0.25%的土,不能用作水泥穩定土。
(5)粗集料和細集料不能太多:粗集料和細集料含量的多少對水泥穩定土的質量影響非常大,粗集料顆粒越大,在拌合、運輸、攤鋪過程中越容易產生粗細粒離析,鋪層表面容易出現拉鉤,較難得到一個平整的表面,但限制顆粒的最大粒徑小,要求砸碎的工作量大。例如在高速公路的路面基層,為減少攤鋪機攤鋪過程中混合料的離析現象,故常采用最大粒徑20-25mm的級配集料。細集料小于0.075mm顆粒的含量不超過5%-7%,細土的塑性指數應盡可能小(不大于4%),以減少水泥穩定粒料的收縮性和提高其抗沖刷能力。如果粒料中0.075mm 以下的細料的收縮性特別明顯,則應該控制此粒料中的細料含量在2%-5%,并在水泥穩定粒料中參加部分粉煤灰。如果某種粒料中粉料含量過多或塑性指數過大,要篩除塑性細土,用部分粉煤灰來代替。
(6)有條件時可參加粉煤灰:水泥的水化和結硬作用進行的比較快,容易產生收縮裂縫。有條件時可在水泥混合料中參入粉煤灰(占集料重量的10%-20%),改善集料的級配以減少水泥用量,延緩混合料凝結,增加混合料的抗凍能力和改善混合料的形變能力,減少水泥穩定基層的溫縮。
3.2施工時間的選擇對預防裂縫起重要作用
(1)選擇合適的時間攤鋪:基層收縮性包括兩個方面,一是由于水分減少而產生的干縮;二是由于溫度降低而產生的溫度收縮。因此基層施工時的溫度與冬季溫度之間的溫差越大,基層就越容易產生溫縮裂縫,在夏季高溫度季節到來之前施工的基層不但強度高,而且可以減少由于氣溫降低而產生的收縮裂縫;北方地區在秋末施工半剛性基層,往往是強度不高(養生溫度低),質量不好。在其上鋪筑的瀝青面層,特別是薄層瀝青面層到了第二年春融時期往往容易產生過早破壞;夏季施工基層雖然具有較高的強度,但是夏季與冬季溫差過大,容易產生溫縮裂縫。
(2)建議根據當地的氣候條件合理安排基層、底基層的施工時間,工期條件允許時最好選在夏季高溫季節到來之前。若在夏季高溫季節施工時,最好選在上午或夜間施工,加強鋪蓋養生,北方地區避免在秋末組織基層施工。
3.3控制含水量亦是預防的關鍵
水泥穩定基層干縮應變隨混合料的含水量增加而增大,施工碾壓時含水量越大,結構層越容易產生干縮裂縫,且越嚴重(裂縫產生得早,縫口寬和縫的間距小)。即使已鋪筑瀝青面層,在旱季或冬季基層也可能產生干燥裂縫,因此施工時嚴格按照施工配合比控制最佳含水量(水泥穩定粗粒料碾壓時混合料的含水量宜較最佳含水量大0.5-1.0%,對于水泥穩定細料碾壓時混合料的含水量宜較最佳含水量大1%-2%),避免因施工用水量控制不當而人為造成的干縮裂縫,從而提高工程質量。
3.4增加水穩碾壓密實度
水泥穩定基層碾壓密實度的好壞不但影響水泥穩定土的干縮性,而且還影響水泥的穩定土的耐凍性。事實證明,壓實較密的基層不易產生干縮。因此在施工中選用20-25t振動壓路機進行重型碾壓。
3.5水泥穩定基層的施工
(1)加強拌合攤鋪質量,減少材料離析現象。
(2)按試驗路段確定的合適的延遲時間嚴格施工,盡可能的縮短基層集料從加入拌合到碾壓終了的延遲時間,確保在水泥初凝時間內完成碾壓。
(3)保證基層的保濕養生期和養生溫度。