隧道水泥混凝土路面基层断板原因分析及裂缝修补.doc

隧道水泥混凝土路面基层断板原因分析及裂缝修补工程技术2011年第o6期l轻i-rii计隧道水泥混凝土路面基层断板原因分析及裂缝修补李彬(广东省长大公路工程有限公司第三分公司,广东广州511431)摘要:从断板产生的条件,隧道施工环境,混凝土原材料,施工现场控制等方面,结合工程实践,分析隧道水泥混凝土路面基层断板的原因.关键词:隧道水泥混凝土路面基层;断板;原因分析;裂缝修补近年来,随着国家对公路建设投资力度的加大,水泥混凝土路面也随处可见.但是,在水泥混凝土路面施工完成后,路面断板等早期病害也越来越引起业内人士的普遍关注.隧道内复合式沥青路面中的水泥混凝土基层产生的病害有其共同特点,也有隧道内特殊施工环境的影响.本文结合湖北省大广南高速丁家山隧道的施_T实践,对隧道内水泥混凝土路面基层早期断板产生的原因进行分析.1设计概况隧道行车主洞内设沥青混凝土复合式路面,沥青混凝土面层厚度为10cm,下设26cm厚C40水泥混凝土板作为基层,无仰拱地段增设15em厚C20混凝土调平层.路面基层宽度为9m(含30em宽路面排水沟),在基层面板内横向每隔5m埋设一道传力杆,纵向每隔50em埋设一根拉杆.2施工概况隧道路面基层混凝土由中心拌和站拌制,混凝土搅拌运输车运送,人工配合砼灌车摊铺,排式插人振捣机振捣,三辊轴式振动梁整平.隧道路面基层施工安排在左右侧电缆沟内侧墙施工完毕后进行,路面基层采用分段,半幅施工,先浇有路面排水沟的半幅.由于混凝土摊铺机械在隧道内施工空间受到限制,左(右)半幅在施工完后会在电缆沟内侧墙旁留下40cm宽的空隙,待混凝土硬化后再将此空隙浇筑混凝土填满.路面C40混凝土设计配合主要参数为:水灰比:0.42;砂率:35%;坍落度:3050ram;配合比:水:水泥:砂:碎石:外加剂=166:395:661:1228:3.16,外加剂为KH一聚羚酸高效减水剂.隧道内横向缩缝的切割时间控制在浇筑后810小时,用切缝机切割.横向缩缝为5m一个,设计为7cm.混凝土面板养生在混凝土终凝后,用塑料薄膜覆盖于混凝土板表面,每天均匀洒水数次,使其保持潮湿状态,养生天数为14d.混凝土面板在养生期间,禁止车辆通行.在混凝土摊铺完7天后,路面基层方可有限制的开放交通,至少在混凝土铺完28天后,才可完全开放交通.3存在的问题在混凝土路面基层浇筑一段时间后开始出现轻微断裂,裂缝无剥落,宽度小于3mm的断板.2004年颁布的公路工程质量检验评定标准指出:混凝土板的断裂属路面质量不合格问题,应该是不允许出现的,多数施工单位均作返工处理.但据国内外资料,个别断板尚难以避免.故规定混凝土板的断裂块数,高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板总块数的0.2%,其他公路不得超过0.4%.对于断裂板应采取适当措施予以处理.但对于复合式沥青路面的水凝混凝土路面基层,公路工程质量检验评定标准中没有相关的规定.4隧道混凝土路面基层断板原因分析4.1断板产生的条件混凝土是一种由骨料,水泥石,气体,水分等组成的非均质的复杂材料,在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力,因此其抗拉强度远低于抗压强度.当混凝土内部产生的主拉应力超过其实时抗拉强度时,就会产生裂缝.因此,混凝土发生开裂的条件就是:在约束条件下变形产生的主拉应力超过其实时的抗拉强度,也就是说必须同时考虑三个条件:变形的大小,约束的程度,实时抗拉强度.不受约束的自由变形不会产生应力;抗拉强度足以抵抗所产生的拉应力时则不会开裂.所产生的应力大小和实时的弹性模量有关,和能够松弛应力的徐变有关;是否引起开裂还和混凝土的抗拉强度有关.4I2从隧道施工环境方面分析混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热.由于混凝土的导热系数较低,又受边界条件的影响,相对于初始人模温度,在路面混凝土内部的各点温度不同.在混凝土浇筑时,中心温度高,表面温度低,引起混凝土外部质点与内部各质点相互约束,使表面产生拉应力,内部产生压应力.混凝土浇筑后,由于温升使体积膨胀,达到峰值35天后将持续一段时间,以后温度由外而内慢慢降低,将引起较大的温度应力.由于后浇半幅晚于前浇半幅710天浇筑,前浇半幅在混凝土龄期达到7l0天时,其内部会产生较大的温度应力,这部分应力会由相邻两板的接触面和拉杆传递到后浇半幅混凝土路面板中,而此时后浇半幅混凝土路面板还处于强度增长阶段,抗拉强度较小,将会增大裂缝产生的几率.在浇筑剩下40em的空隙后,后浇半幅的混凝土板散热面只剩下表面,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差.当上述温度应力超过混凝土抗拉强度,将会导致裂缝.4.3从混凝土原材料方面分析4.3.1碎石针片状多,含泥量大,砂率偏大由于针片状颗粒给施工带来不利影响,引起砼空隙的提高,所以砼用的粗集料要限制针片状颗粒含量.粗集料的最大颗粒径对砼抗压强度和抗折强度的影响,随着粗集料最大粒径的增加,将会减少集料与水泥浆接触的总面积,使界面强度降低,同时还会由于振捣不密实而降低砼强度.碎石含泥量大也会造成集料与水泥石的粘结强度降低,从而易形成薄弱面,产生内部界面裂缝,当这些细小的界面裂缝贯通后将形成断板.较大粒径骨料对硬化水泥浆体的体积变化约束也比较大,因而会在混凝土内部产生附加拉应力.另外砂率偏大,混合料粘结性差,也会使砼表面易于开裂.4.3.2水泥强度较高或不够,安定性差由于近年来混凝土所用的水泥强度高,尤其是早期强度高,混凝土水灰比较低,使混凝土温度变形和自收缩变形较大,即使早期未开裂,已产生的应力未消除,在后期使用阶段有时因外界条件如急剧的温度和湿度的变化,过早承受外部荷载等,又会产生新的应力,与已有的内部应力叠加后如果超过混凝土实时的抗拉强度,就有可能在原有不可见微裂缝处扩展成可见的裂缝.因此控制混凝土早期内部的应力尽量减小,才是提高混凝土耐久性最重要的环节.为了减小早期内部应力,就要减小温度变形和自收缩变形,同时尽量避免高早强以降低早期弹性模量,增大早期徐变.水泥强度不够,将降低砼的强度和与集料的粘结强度,削弱砼自身抵抗裂缝的能力;水泥的安定性差会引起混凝土体积的不均匀膨胀从而导致开裂.所以应在水泥进场时做好相关试验,不合格的水泥不能进人施工现场.4.3.3外加剂使用不当本工程所采用外加剂为KH一聚羚酸高效减水剂,对掺量和加水量敏感.减水剂超掺,会导致混凝土坍落度变大,混凝土凝结时间长,加上夜间环境温度低,混凝土水化反应慢.外加剂选择不当或混合料运输时间过长,会造成坍落度严重损失,缓凝时间不够,过快结硬,若缩缝锯缝不及时,将导致过早出现收缩裂缝.当工地气温变低时,要注意保温养护,而且聚羧酸系外加剂对用水量敏感,不可随意加水.另外,对外加剂掺量敏感的水泥,外加剂掺量要适当,计量精度要高,并适当延长搅拌时间,即使双卧轴强制搅拌机,搅拌时间宜在60秒以上.在减水剂进场之前,要做好相关实验和检测,尤其是减水剂与水泥的匹配实验,减水剂与水泥不匹配,产生不良反应也是产生路面基层断板的主要原因之一.4.4从施工控制方面分析切缝时间和深度不合要求,养生不及时,水泥少放,搅拌时间不够,浇筑时间过长,振捣不够,厚度超厚或不均匀等施工控制方面也是产生路面基层的原因,但这些均不是造成本项目产生路面基层断板的原因,所以本文不再具体说明.4.5从其它方面分析4.5.1不均匀沉陷在隧道内施工混凝土路面还会受到隧道内特殊环境的影响.隧道周边的围岩复杂多变,在地质较差的地段,尤其是在塌方地段和设沉一l5l一轻_工_设?计l2011fl06期工程技术地下结构防水工程施工质量控制探讨顾媛(深圳市龙岗区工程质量监督检验站,广东深圳510000)摘要:随着城市建筑日趋向地下空间纵深发展,高层建筑的地下室防水工程质量问题愈来愈引起人们的关注.本文结合某工程施工实例,就地下结构防水质量控制的有关问题进行简要的阐述.关键词:地下室;结构自防水;自粘防水卷材;质量控制防水工程是一个系统工程,任何原因造成一个部位出现问题都会导致整个防水系统失效,而且修复困难,留下的质量隐患甚至会缩短结构的使用寿命.所以,地下结构工程防水系统建立的成功与否是十分重要的.影响防水工程质量的因素可归结为两条,一是设计因素,二是施工因素,防水系统的正确设计是防水工程成功的保证,而施工质量的好坏则是防水工程是否成功的关键.地下防水工程的设计应遵从以防,排,截,堵相结合,刚柔相济,因地制宦,综合治理的原则;因此防水施工应做到精心施工.就一般的地下结构防水工程而言,防水系统一般由主体结构自防水混凝土及外包柔性防水层组成,本文结合工程实例,以保证地下结构防水施工质量为出发点,对地下结构防水工程的施工质量控制要点进行探讨,从防水混凝土施工,细部防水处理,外包柔性防水施工,防水保护层施工这几方面进行探究.由于这几个工序的施工质量都受到人,机,料,法,环因素的影响,所以每个工序的施工质量控制都要各有侧重地抓好这几个因素.1工程概况某工程建筑面积13306.28m2,框架结构,地上46层例l下l层,地下室防水等级为2级,采用钢筋混凝土结构自防水,结合2道1.5厚合成高分子防水卷材防水,结构抗渗等级不小于P6.本工程地下室外壁采用外防外贴法进行施工.2施工流程混凝土垫层施工一砌筑永久性保护墙一保护墙找平层一涂布基层处理剂或冷底子油一复杂部位增强处理一涂布基层粘结剂一铺贴防水卷材一底板防水卷材隐蔽验收一浇筑细石混凝土刚性保护层一绑钢筋一浇筑钢筋混凝土结构底板及墙体一施工缝,后浇带防水处理一铺贴外墙立面防水卷材一外墙防水卷材保护层施工(聚苯板)一回填灰土.3施工部署本T程的施工前计划准备,计划准备的内容有:计划防水施工的时间;分析防水施工过程中影响施工质量的人,机,料,法,环因素(如图);做好应对工人连续作业,天气,供水,供电,意外事故处理方案;计划好混凝土运输车运输路线,时间间隔,工人轮班施工,后勤降缝的位置,易产生不均匀沉陷,这也是产生路面基层断板的原因之一.4.5.2过早开放交通过早开放交通会对砼面板产生新的外部荷载应力,再加上原有的内部应力和砼强度还未完全形成等因素的叠加,就有可能在原有不可见微裂缝处扩展成可见的裂缝.5裂缝修补5.1修补原理一般断板的处理,应根据其损坏程度不同分别对待.处理断板的方法分为裂缝修补,局部修补,整块板更换三种.对于轻微断裂,裂缝无剥落或轻微剥落,裂缝宽度小于3ram的断板,应采用灌入粘结剂的方法进行修补.粘结剂由环氧树脂,固化剂(二丁酯,乙二胺),丙酮等按一定的配合比组成,采取快速压入的方法将粘结剂灌人裂缝中,利用其凝固后的高粘结性,高抗拉强度和快硬性,黏住裂缝两边的混凝土面板,使其连成整体不再出现断裂.灌人方法采用喷嘴灌人法宜用于冬季修补裂缝.5.2修补方案步骤5.2.1清缝利用空压机提供的高压风将裂缝内的灰尘吹走,同时用平口螺丝刀和钢丝刷将缝内松散的残渣凿除,再用手磨机将裂缝口打磨平,然后再用高压风吹干净,最后用涂抹过丙酮的刷子将裂缝清洗数遍.清洗裂缝的目的是为了使灌人材料与混凝土之间具有良好的粘结性.5.2.2埋设灌浆嘴封闭裂缝先配制封闭材料,将环氧树脂,固化剂,白水泥按环氧树脂:固化剂:白水泥:100:90:20的比例混合在一起,经搅拌均匀后涂抹在裂缝表面处将其封闭,然后在封闭材料上埋设灌浆嘴,灌浆嘴一般为50cm左右埋设一个.等封闭材料凝固后才能进行灌浆.5-2.3加热灌缝材料由于是在冬季修补裂缝,气温很低,白天最高温度也在环氧树脂的软化点以下(软化点为12C),并且拌制出来的混合材料在气温较低的情况下硬化非常快导致灌缝浆液无法灌人裂缝中内,所以在使用各配制材料前必须将其加热后方可使用.等材料预热后立即按一152一定的比例进行配合,将配合后的溶液装入灌浆器内,马上进行灌浆工作.5.2.4配制灌缝材料配制灌缝材料的配合比为环氧树脂:二丁脂:乙二胺:丙酮=100:175:90:45,填料视缝隙宽度掺加.5.2.5灌浆等封闭裂缝的材料凝固后将配制的灌浆材料倒入特制的灌浆器中,一般宜在30min40min以内用氧气瓶提供的压力将灌缝料通过各灌浆嘴中灌入缝中,注浆压力为0.3Mpa,至灌满浆液冒出为止,待其凝固后用金刚磨片将表面刮平.5.2.6磨平裂缝口待裂缝注浆完毕后,用打磨机将混凝土表面打磨平,恢复原混凝土表面,使其美观.参考文献fl1黄志福,叶雨霞.大体积承台混凝土水化热分析及温控措施.工程与建设,2008f21胡新萍,孟胜国.混凝土结构中关于温度应力分析山西建筑2006.12f31王铁梦.工程结构裂缝控制【M】.北京:中国建筑工业出版社,1997f4珠伯芳.大体