混凝土道路(地面)工程：质量通病的分析及防治

0 混凝土混凝土道路道路 地面地面 工程 质量通病的分析及防治工程 质量通病的分析及防治 不规则裂缝 通缝 起皮 起砂 不规则裂缝 通缝 起皮 起砂 混凝土工程 未到使用年限就出现了纵向裂缝 横向裂缝 网裂及龟裂 表层起皮 起 砂 前期 影响混凝土工程美观 后期 水通过裂缝渗入基层 垫层及路基 引起混凝土道路 不均匀下沉 使混凝土结构剥落 甚至有整块板折断的现象 最终降低道路的平整度及承载 力 影响和降低混凝土工程使用性能 1 原因分析原因分析 1 1 不规则微裂缝产生原因分析 不规则微裂缝产生原因分析 1 1 塑性收缩裂缝 塑性裂缝出现在结构表面 形状不规则且长短不一 这种裂缝大多出现在混凝土浇筑 初期 塑性裂缝又称龟裂 严格说来属于干缩裂缝 出现很普遍 产生这种裂缝的因素是 多方面的 如当新拌混凝土的坍落度较大 而振动时间过长时 水泥浆浮在上层 骨料下 沉时受到钢筋或其他物质的约束 出现不均匀沉降 从而使混凝土的表层产生裂缝 浇筑 后混凝土表面没有及时覆盖 受风吹日晒 表面水分蒸发过快 产生急剧收缩 而此时混 凝土早期强度不能抵抗这种变形应力 因而开裂 使用收缩率较大的水泥 水泥用量过多 或使用过量的细砂和粉砂混凝土水灰比过大 也会导致这种裂缝出现 1 2 混凝土干缩引起的裂缝 在混凝土硬化过程中 产生内部干缩而引起体积变化 当这种体积变化受到约束时 就可能产生干缩裂缝 干缩裂缝处在结构的表面 较细 其走向纵横交错 没有规律性 这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后 在表层或侧面出现 并随湿度和温度变 化而逐渐发展 如混凝土成型后 因养护不当 受到风吹日晒 使得表面水散发快 体积 收缩大 而内部湿度变化很小 收缩也小 因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束 产生拉应力 引起混凝土表面裂缝 或者构件因水分蒸发产生体积收缩 受到地基或垫层 的约束而出现干缩裂缝 此外 混凝土构件长期露天堆放 表面湿度经常发生剧烈变化 采用含泥量大的粉砂配制混凝土 混凝土过度振捣 表面形成水泥含量较多的砂浆层 用 后张法预应力制成的构件 露天生产后长久不张拉等等 都会产生这种裂缝 1 3 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的性质 当环境温度发生变化时就会产生温度变形 由此产生附 加应力 当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝 在工程中 这类裂缝比较常 1 见 譬如现浇屋面板上的裂缝 大体积混凝土的裂缝 温度裂缝大多发生在施工的中后期 间 缝宽受温度变化影响较明显 表面温度裂缝多缘于较大温差 特别是大体积混凝土基 础在浇灌混凝土后 在硬化期间放出大量水化热 内部的温度不断上升 使混凝土表面和 内部温差很大 当温差出现非均匀变化时 如施工中过早拆除模板 冬季施工过早拆除保 温层 或受到寒潮袭击 都会导致混凝土表面急剧的温度变化 使其因降温而收缩 此时 表面受到内部混凝土的约束 将产生很大的拉应力 而混凝土早期抗拉强度又很低 因此 出现裂缝 但这种温差仅在表面处较大 离开表面就很快减弱 因此 这种裂缝只在接近 表面较浅的范围内出现 深入和贯穿性的温度裂缝多缘于结构温差大 如大体积混凝土凝 结和硬化过程中 水泥和水产生化学反应 释放出大量的热量 称为 水化热 导致混凝 土块体温度升高 当混凝土块体内部的温度与外部的温度相差很大 以致所形成的温度应 力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸应变 就会形成裂缝 1 4 结构基础不均匀沉降引起的裂缝 当结构的基础沉降不均匀时 结构构件受到强迫变形 导致结构物中构件与构件之间 产生斜拉和剪切作用 从而使得结构构件开裂 随着不均匀沉降的进一步发展 裂缝会进 一步扩大 这类裂缝的大小 形状 方向取决于地基变形的情况 由于地基变形造成的应 力一般较大 因此裂缝裂缝宽度较大 多呈 45 并且通常是贯穿性的 1 5 荷载作用引起的裂缝 构件承受不同性质的荷载作用 其裂缝形状也不同 通常裂缝方向大致是与主拉应力 的方向正交 结构受载后产生裂缝的因素很多 在施工中和使用中都可能出现裂缝 例如 早期混凝土强度未达到要求上载过早 构件脱模过早或方法不当 构件堆放 运输 吊装 时的垫块或吊点位置不当 施工超载 张拉预应力值过大等均可能产生裂缝 1 6 混凝土自身材料与施工中的一些不良因素的影响 1 水泥使用不当引起的路面微裂缝 我国水泥生产厂家极多 质量水平控制各异 尤其是小窑生产的水泥 质量极不稳 定 往往因水泥强度等级不足或安定性不合格引起路面微裂缝 水泥混用引起的微裂缝 不同品种 不同强度等级 不同批量生产的水泥其性能不 可能完全相同 水化后初凝和终凝时间也不完全一致 水泥水化反应时膨胀及后期冷缩的 时间也不完全一对待 因此混凝土表面很可能因水泥水化反应时间不一致 膨胀收缩不一 致而产生微裂缝 选用水泥品种不适合施工环境 应根据现场环境 气温等条件及水泥品种的特性合 2 理选用水泥品种 优先使用普通硅酸盐水泥 可有效地减少早期裂缝的产生 2 骨料质量不合适造成早期微裂缝的产生 砂石体积通常占混凝土体积的 70 80 其质量直接影响混凝土的质量 如果施工管 理松懈 施工人员责任心不强 很容易在石子中混入膨胀性矿物质 例如蒙脱石 伊利石 高岭石等 甚至混入石灰块 这些膨胀性矿物吸水后体积膨胀 容易造成路面的微裂缝 用含泥量超标的骨料搅拌的混凝土 容易形成泥浆干缩裂缝 并且强度降低 3 外加剂使用不当产生的微裂缝 在混凝土施工中 人们常使用一些外加剂来提高混凝土强度 增加和易性和节约水泥 或在冬期施工中提高混凝土早期强度和抗冻性 或调整夏季施工混凝土的初凝时间 但使 用不当或计量不准确也容易产生微裂缝 例如减水剂用量过大 会导致混凝土坍落度过大 石子下沉 混凝土表面砂浆层过厚 产生微裂缝 4 新浇筑混凝土在终凝前 由于受天气炎热 干燥 多风的影响 会导致混凝土路 面水分蒸发过快 引起路面干缩裂缝 2 2 混凝土面层 混凝土面层 起皮起皮 起砂起砂 的原因分析的原因分析 混凝土面层 起皮 起砂 除了混凝土表面泌水引起表面水灰比过大原因外 其主 要原因为 施工过程中局部振捣过度 混凝土施工中非正常的淋水 洒水 施工中 不适宜的压平修光时间 上荷载过早 施工后养护不当 2 1 局部过振 混凝土振捣的目的是使其密实 并便于收浆 抹面 因此不管哪种振捣 设备 只要不漏振 以混凝土表面平整 基本不再冒泡 表面出现浮浆即可 但有的施工 人员不按规范施工 振动到一个位置不移动 而且振捣充分也不关闭 造成局部过振 造 成过分离析或泌水 引起局部起皮 起砂 2 2 非正常的淋水 洒水 在浇筑地面混凝土之前 淋湿模板时应避免使地面基础积水 如有积水 会使浇注地混凝土水灰比过大 经过振捣 过多地水会泌出表面 有的施工人 员为便于收光 抹面 在混凝土面层随意洒很多水 致使混凝土面层水灰比增大 强度严 重降低而出现起皮 起砂现象 混凝土施工中 如下雨时未覆盖 雨水冲刷后随意撒水泥 粉处理等等原因造成起皮或起砂现象 2 3 不适宜的压平修光时间 混凝土表面积大 混凝土中的水分容易蒸发 尤其遇到高 温 大风 干燥天气混凝土失水速度更快 往往来不及进行第三次压实抹光 混凝土表面 就已经产生塑性干缩裂缝 这时工人往往在表面洒水 同时加少量水泥 进行压实抹光 其实 在路面上洒水 加水泥很难与原有混凝土结合成一个整体 当时不容易发现 一旦 3 使用 就很容易出现起皮 起砂 修光过早 混凝土表面会析出水 影响表层砂浆强度 修光过早 有时会由于修光阻 断泌水通道 在修光压实层下形成泌水层 造成修光层脱落 即起壳 修光时间过迟 则 会扰动或损伤水泥凝胶体的凝结结构 影响强度的增长 造成面层强度过低 也会产生起 皮或起砂现象 2 4 上荷载过早 混凝土路面在尚未达到足够的强度时 人或车辆过早 过频地行走 使混凝土路面遭受破坏 导致起皮 起砂 甚至造成断裂 2 5 施工后养护不当 养护过早 当混凝土表层的水泥尚未硬化就洒水养护使混凝土表面受到水的冲刷 造成混凝土表面的水灰比增大造成泌水 也会产生起皮或起砂现象 养护过晚 凝土浇筑后 没有采取有效的措施进行养护 影响水泥水化反应正常进 行 减缓硬化速度 甚至停止硬化 致使表面水分丧失过多 表面强度大大降低 引起路 面起皮 起砂 二 混凝土质量通病的预防措施二 混凝土质量通病的预防措施 从混凝土质量通病的原因可以看出 混凝土裂缝不仅取决于设计计算 材料的选用 也贯穿于混凝土的施工及使用过程 为了防止和减少混凝土的质量通病 可采取许多适当 的技术措施 1 根据地质条件 选择合理的基础类型和结构形式 以防产生不均匀沉降 开挖基槽 时需注意不要扰动其原状结构 2 水泥尽量选用水化热较低的水泥 骨料尽可能选择非活性骨料 粗骨料宜选用表面 粗糙 质地坚硬 级配良好 空隙率和含砂率小的石料 细骨料宜选用颗粒较粗 空隙较 小 含泥量较低的中砂 以提高混凝土抗裂强度 3 混凝土外加剂品种和掺量 掺量过多或者缓凝组分掺量过多 会造成新拌混凝土的 大量泌水和离析 大量的自由水泌出混凝土表面 影响水泥的凝结硬化 混凝土保水性能 下降 导致严重泌水 在施工允许的范围内 坍落度应尽可能地小 这样才能做到降低水 灰比 减少泌水 4 防止路面裂缝措施 4 1 通常在长 100 200m 范围内设置胀缝 具体设缝间距可根据环境温度适当调整 如 果外部施工环境温度过高 胀缝的间距可略大一点 反之 间距可略小一些 胀缝的施工 方法为 在胀缝设置处沿路面横断面做一个 20mm 厚的弹性材料隔断层 一般为沥青麻丝 4 经防腐处理的软木板等 也可用涂刷过沥青的桐木板 在施工过程中根据需要安放 待混 凝土强度增长后 用切割机沿木板小心地剔出一部分 用沥青灌缝 这种作法简单方便 整齐美观 4 2 除了按要求设置胀缝外 还应设置缩缝 缩缝的设置是为防止混凝土在化学反应过 程中因收缩产生拉应力而导致不规则裂缝的产生 缩缝间距通常为 3 6m 同时也可根据混 凝土道路的宽度设定 一般混凝土路面切割后板块面积以不大于 25m2为宜 缩缝的施工方 法为在混凝土达到设计强度的 25 30 时切缝 沿道路横向切一条直缝 深度为道路厚度的 1 4 1 3 切缝清理干净后 用沥青将切缝灌实 另外 沥青灌缝是一道必不可少的工序 缩缝在沥青的保护下 可保留一个小小的空间 使道路有一定的收缩 膨胀的余地 切缝 的时间应从工程实际出发 只要切缝刘整 无石子蹦出即可 而且越早越好 越深越好 4 3 路基质量差产生的通缝 路基质量达不到设计要求或路基被水浸泡后软化 在上部 荷载作用下发生沉降变形引起的路面断裂产生通缝 要避免这种情况的产生 就要良药苦 口 加强监管力度 提高施工人员的质量意识 发现问题及时处理保证路基质量达到设计要 求 同时应避免雨季道路施工 5 混凝土路面 地面起灰或起砂的预防措施 5 1 足够的混凝土强度等级 混凝土耐磨性与强度成正比关系 根据城市道路工程的有关规范 用于普通路面混凝 土的单位水泥用量不应少于 300kg m3 水灰比不应大于 0 5 正常情况下 普通路面采用 32 5 级或 42 5 级的水泥 其混凝土强度应达到 C25 或 C30 才具备足够的抗磨性能 盲目降低混凝土标号 把很多有特殊抗磨性要求的道路 地面的 混凝土强度降低 将严重降低混凝土的抗磨性能 5 2 要有合理的配合比设计 在进行配合比设计时 首先要保证水泥用量 水灰比 粉煤灰掺量 砂率等技术指标 满足规范要求 不能随意增大或减小 外加剂掺量不能过量 否则容易造成泌水 5 3 原材料质量控制 尽量不用细砂 否则应增加水泥用量 以提高粘结性能 不能使用受潮的粉煤灰或水 泥 因为受潮的水泥或粉煤灰往往因结团 活性降低 不易搅拌均匀 胶结性能差 造成 其强度 硬度和耐磨性都显著降低 5 4 施工单位应注意 不随意往混凝土搅拌车内加水 施工路基不能有积水 更不可过量洒水做面层 防 5 止增大水灰比而影响路面强度和耐磨性 不漏振不过振 抹面应及时 出现泌水时不能简单采用撒干水泥粉的抹面处理方法 终饰后的混凝土表面不能雨淋 在混凝土终凝后应立即采取覆盖措施 比如 草袋 麻袋 塑料薄膜等 每天均匀洒水养护 始终保持混凝土处于潮湿状态 直至养护期满 施工后要注意及时养护 既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面 水灰比过大 又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失 尤其是掺有粉煤灰或 矿渣的混凝土 由于其早期强度较低 表层没有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔 若不注意早期充分的湿养护 混凝土表层水分散失较快较多 表层水泥得不到充分的水化 亦会导致表层混凝土强度偏低 结构松散 通常 在混凝土接近终凝时 要对混凝土进行 二次抹面 或压面 使混凝土表层结构更加致密 三 路面平整度差产生原因与防治三 路面平整度差产