水泥混凝土路面内部裂缝的成因
1.路面厚度设计问题
路面厚度设计的依据是设计期内的累计当量轴次。笔者认为,无论是按照标准车轴重还是按照非标准车轴重计算,车辆的实际轴重都远大于设计轴重。由此可知,设计路面的实际等效轴次远大于作为其设计依据的设计年累计等效轴次。也就是说,现阶段新建路面早期开裂损坏的症结之一是公路在短时间内(如1 ~ 2年)达到了设计寿命内的累计当量轴数。
2.基层影响
基层的强度和稳定性与面层的强度和稳定性相关。基层松铺系数(或标高)控制不严,导致二次修补层。由于二次修补层不能与下层基层紧密结合,厚度小,容易松散,进而造成路面损坏。地基强度不均匀、路基填料混杂或压实不良会导致不均匀沉降和基层平整度差,导致混凝土面层厚度不均匀、分散性大,在交通荷载和温度翘曲应力作用下会使路面应力集中。当应力超过极限强度时,在薄弱厚度处会产生裂缝。
3.路面人孔和管道的影响
(1)路面人孔周围塘渣(风化石与土的混合物;矿渣是爆破后的碎石,颗粒较大,是土石混合体。)填充是实际施工中的薄弱环节。推土机推塘渣时,施工单位往往把大块的塘渣推到检查井边上,同时压路机很少压到这里,造成受力薄弱区。在实际施工中,路面裂缝大多发生在检查井处。
(2)路面上的雨污水管道渗漏会冲刷路基,尤其是流沙。
4.混凝土质量的影响
(1)不同标号和品种的水泥混合时,硬化时间和收缩量不同,也会形成裂缝。
(2)骨料质量的影响。
(3)混合质量的影响。如果搅拌时间过短,搅拌不均匀,导致表面强度差异大,硬化时间不同,收缩不同,从而产生裂缝;搅拌时间过长,骨料容易破碎分离,影响混凝土强度。
(4)振捣质量的影响。振捣不充分容易导致混凝土出现气孔、蜂窝,在交通荷载和自然因素的作用下,导致应力集中,产生裂缝;如果振动过度,粗骨料会下沉,混凝土会离析,从而影响其强度。
(5)维修的影响。混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝非常重要。因此,必须加强混凝土的早期养护,在手工灌浆后尽快在表面覆盖和喷水。同时,必须保证固化时间。实际养护天数取决于混凝土强度的增长,一般应为14 ~ 21天。
5.横向缩缝质量的影响
设置横向缩缝的目的是减少收缩应力和翘曲应力。开槽施工是混凝土施工的重要环节。如果不严格控制,很容易导致裂缝。
(1)切割时间。当混凝土达到设计强度的25% ~ 30%时,应采用切缝机进行切割。切缝过早,粗骨料会跳出砂浆;如果切缝太晚,拉应力大于混凝土允许值,混凝土板就会开裂。温度高,混凝土强度增长快,切割时间要提前。温差大,切割时间要早一些。剪缝时间的总原则是“尽早剪,宜早不宜迟”。应采用型号小、转速快、振动小的缝纫机,混凝土浇筑后几小时内即可切割。
(2)切削深度。切割深度应控制在板厚的1/4 ~ 1/5。如果切削深度过深,则难以保证板间的荷载传递能力。切得太浅,混凝土截面强度削弱不够,表面会出现不规则裂缝。
(3)接头材料。接缝材料是保证混凝土板正常使用的主要成分。如果处理不好,很容易出现问题。
6.拉杆和传力杆的影响
伸缩缝传力杆的质量控制有两个要点:一是传力杆的一端应涂上沥青并套好,以保证其伸缩距离;第二,传力杆必须与路面平行,以保证其伸缩方向。前者处理不好,接头端的混凝土就会开裂。传力杆与路面不平行,当混凝土板膨胀收缩时,传力杆在混凝土板上产生压应力,导致混凝土板开裂。
(1)横向施工缝传力杆。横向施工缝传力杆采用圆钢,一半涂沥青,允许滑动。在实际应用中,施工单位为了方便,往往使用不含沥青的螺纹钢。施工缝两侧混凝土浇筑时间不同,凝结过程中产生的收缩不同步,传力杆无法伸缩,形成薄弱环节。当混凝土板在荷载或自然因素的作用下收缩时,这个薄弱环节就会产生裂缝。
(2)纵缝拉杆。纵缝一般有纵向缩缝和纵向施工缝两种,两种纵缝都应设置拉杆。拉杆应采用钢筋制作,长度应符合设计要求,以保证拉杆与混凝土之间的粘结,同时还应保证拉杆的直径和间距。这样拉杆就不能提供足够的拉力,当混凝土面板收缩时,纵缝被拉开形成裂缝。
7.温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的特性。当外部环境或内部温度发生变化时,混凝土会发生变形。如果限制变形,结构中就会产生应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。温度裂缝与其他裂缝的主要区别在于,它会随着温度的变化而膨胀或闭合。引起温度变化的主要因素有年温差、日照、突然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当。
8.过早开放交通
通车太早,混凝土强度还低,不足以承受交通荷载。在荷载作用下,混凝土路面容易产生裂缝。
综上所述,水泥混凝土路面裂缝产生的原因不仅与路面形成前的环节如设计、施工有关,还与路面形成后的使用和养护密切相关。因此,为了消除水泥混凝土路面开裂这一质量通病,延长水泥混凝土路面的使用寿命,提高投资效益,需要设计、施工、养护管理各方各负其责,分别把关,按照行业规范和标准,结合工程实际,严格履行各自的职能。我相信这个顽疾一定会治好的。