路桥工程混凝土裂缝的原因及控制措施.doc

路桥工程混凝土裂缝的原因及控制措施研究【摘 要】论文通过对现场调查的情况进行了分析，总结了水泥混凝土路面裂缝的形态和相应产生原因。针对于不同原因与发展趋势的水泥混凝土裂缝，提出比较适合的裂缝处治方案。【关键词】混凝土裂缝；原因；控制措施近几年，随着我国国民经济的迅速发展，市政道路工程也取得了前所未有的发展，道路上的交通量和车载迅速增长，车速不断提高，对路面结构的要求随之相应提高。由于车辆荷载和道路环境因素作用的不确定性以及路面结构设计参数的复杂性,特别是超重车辆行使,导致路面结构产生病害、出现缺陷, 路桥工程混凝土裂缝的问题日益凸显，论文重点就路桥工程中混凝土裂缝的成因及控制进行探讨。1 路桥工程混凝土裂缝类型与特征1.1 纵向裂纹类型与特征按照产生纵向裂纹的力学原因可分为拉应力、弯拉应力、剪应力以及弯剪组合应力等引起的纵向裂纹；按照裂纹在一定时间内是否稳定也可分为扩展型（裂纹在几个月至一年内继续纵向延伸、变宽等）与非扩展型纵向裂纹（裂纹在短时间内不会继续纵向延伸、变宽）；按照裂纹形状可分为：直线型纵向裂纹和圆弧型纵向裂纹。1.1.1 直线型纵向裂纹：裂纹形状较直，在传力杆、集料的嵌锁作用下，裂纹尖端应力出现传递、裂纹向前延伸，直线型纵向裂纹通常为纯面层或基层原因引起，包括面层切缝时间过晚、切缝深度不够深及面层与基层间摩阻力过大、基层与面层接缝错缝及面层纵向缩缝拉杆埋设深度过浅、混凝土面板分缝不当（宽度大于长度，形成宽板时）等。1.1.2 圆弧型纵向裂纹：在局部路段，由于路基差异沉降（填料差异、压实差异）或路基侧向滑移引起。圆弧型纵向裂纹产生的时间一般较晚，通常在路面运行一段时间后才会出现，出现的时间可能在路面运行 13 年后，与交通量以及重载车辆作用有关。1.2 横向裂纹（断板）裂纹特征1.2.1 贯穿性裂纹：横向裂缝贯通板面全厚。1.2.2 裂纹位置：传力杆端头。两缩缝中间（纵向差异沉降等，运营期间出现）。基层未对缝而引起横向裂纹（施工期间出现）。护栏分缝处理不当引起的横向裂纹（施工期间出现）。1.2.3 断板时间：（1）施工期间出现：最早发现面板施工完第 2 天即产生，理论上混凝土施工后硬化过程中面板变形与基层变形产生的应力大于面板混凝土抗拉强度时，即会出现施工期间断板。（2）运营期间：能确定的横向断板位置：b1 标板块划分过长板（超过 5m 长）的板中或离1/3 板端位置。其它标两缩缝中间居多（纵向差异沉降等，运营期间出现）。1.3 干缩裂纹（施工早期裂纹）龟裂通常可由混凝土施工过程中塑性收缩（混凝土终凝以前表面失水引起毛细管压力而产生的表面收缩）、干燥收缩（混凝土终凝后内部水泥石的孔隙（气孔、毛细孔、凝胶孔）水蒸发而产生的收缩）与水泥安定性不良引起，均为早期裂纹，一块板中一般仅出现数条。2 路桥工程混凝土路面裂纹原因分析2.1 原材料水泥安定性差，强度不足。水泥中的游离氧化钙(f-ca0)在凝结过程中水化很慢，水泥凝结硬化后还在继续起水化作用，当 f-ca0 超过一定限量时，就会破坏己经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度，使开裂断板的机率大大增加。2.2 混凝土配合比施工中采用较高的水灰比主要是为了满足和易性需要。但偏大的水灰比，增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，影响了混凝土强度。施工中计量不准，从而影响其初期强度。2.3 超载与偏载统计数据可以看出，纵向裂缝的产生位置规律性比较强，绝大部分出现在离路肩与行车道的纵向接缝 0.91m 左右的位置。纵向裂缝的产生位置规律性比较强，绝大部分出现在离路肩与行车道的纵向接缝0.91m左右的位置。而此位置正好位于路面横坡外侧的车辆轮迹区。2.4 换填方案引起差异沉降产生的纵向裂缝长度达到总裂缝长度的 63%，是由于以下原因所引起：1）换填材料的差异；2）压实工艺的差异；3）在实行换填时，由于同幅不同车道在不同时间施工，必然产生差异沉降；4）在换填材料压实过程中，由于压实路基边部时侧向限制不够，容易产生换填材料侧向滑移。2.5 路面基层和面层施工质量不佳基层施工质量问题；（1）基层标高失控，造成路面厚度不一致，过薄或厚薄交界处，将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂。（2）基层不平整会大大地增加其与混凝土界面的摩阻力，易在较薄弱路面处开裂。（3）基层施工期间已经产生裂缝时，裂缝两边基层在气温下降时收缩，当拉应力大于混凝土的初期抗拉强度时，面板就会在基层裂缝对应的位置发生断裂。面层施工质量问题；（1）养生不及时或养护措施不当。尤其是气温高，湿度小，风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。（2）切缝不及时。由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确，或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。（3）传力杆安装不当，上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中就会被破坏，形成裂缝损坏。（4）在日温差较大的季节和地区，混凝土表面修整过程中，要避免阳光直射，整修后要及时覆盖养生，防止混凝土白天过快的升温，造成夜间降温时收缩过大。3 裂纹处治方法3.1 裂缝的密封性修补技术裂缝修补材料根据其功能可分为补强材料和密封材料。当水泥路面因强度不足而出现贯穿裂缝时，应采用补强材料；而当水泥路面因干缩、温缩等原因出现表面裂缝，但路面结构强度仍满足使用要求时，应采用密封材料。3.1.1 对缝宽0.5mm 的非扩展性的表面裂缝，可采取压注灌浆法。3.1.2 注射器注射法。此法适用于通车时间短，裂缝杂物少、较清洁、干燥，裂缝宽度在 3mm 左右的路面裂缝修补。3.1.3 对缝宽3mm、裂缝处未剥落的轻微裂缝，可采取扩缝灌浆法。采用扩缝机顺着裂缝成 1.02.0cm 宽的沟槽，深度据裂缝深度确定，最大不超过 2/3 板厚。利用清缝机清除碎屑并吹净灰尘后，填入粒径 0.30.6cm 的清洁石屑（含水量1%）。3.2 纵向裂缝处脱空灌浆技术3.2.1 定孔：对于出现纵向裂缝的水泥混凝土路面板，其定孔方案方案每一块板的钻孔个数应为 34 个，沿裂缝呈交错式分布，每个孔的间距控制在1.21.5m 之间。3.2.2 钻孔：使用直径 51mm 的钻头钻孔，严格按照标注的孔位固定好钻机，遵循先慢后快的钻孔方法，钻孔深度为钻透贫混凝土基层（此处深度约为 55cm）。3.2.3 制浆：在浆体流动性满足要求的前提下，尽量降低水灰比，减少水泥浆体的干燥收缩和化学收缩。3.2.4 压浆：将压浆的管头插入压浆孔内，固定、密封好后，缓缓开动压浆泵。3.2.5 封孔：压浆作业结束后，使用钻芯将注浆孔堵上，1020min 后，将钻芯从孔中取出，大约 6 个小时后采用 crbm 材料进行封孔。3.2.6 裂缝封闭：压浆结束后大约 10 个小时后，采用 crb-3 封闭裂缝。4 结语论文总结了路桥水泥混凝土路面开裂原因主要由：超载与偏载、路基产生的变形与差异沉降引起，其次与路面基层和面层、隔离层施工质