公路工程论文范文浅析水泥混凝土路面早期裂缝预防

　　摘要：水泥混凝土路面早期裂缝为混凝土面板浇注后，未开放交通就出现了段板、裂隙，其对水泥路面的路基强度和稳定性有着严重影响，也将损害路面的使用质量。通过对公路养护工程实施水泥路面的实际观察及其质量控制，摸清了部分的水泥路面施工早期裂缝的成因和发展规律，进而对其进行分析，探讨水泥路面早期裂缝的预防措施和对策。从设计入手，严格施工过程质量控制，确保公路养护工程中实施的水泥路面的质量。

　　关键词：公路工程论文范文,预防,水泥路面,裂缝

　　0引言

　　水泥混凝土具有刚度大、弯拉强度高、耐腐蚀、耐高温性强、承载力强、水稳性好、寿命长，并且耐候性、抗滑性、耐油性、耐磨性、抗冻性等优良性能，加上水泥路面平整度衰减慢，交通维持时间长，对粗集料磨光值等要求低，因此同沥青混凝土路面相比具有经济效益高，更环保等特点。所以，水泥路面在公路养护工程中，将逐步取代沥青混凝土路面，且有大力发展的良好趋势。

　　近年来，随着通村道路建设步伐的加快，水泥路面在我国以每年几十万公里的速度增长。但水泥路面早期裂缝严重影响水泥路面的工程质量和使用质量。现以某省道大修工程为例，介绍一些预防水泥路面早期裂缝的具体措施和对策。

　　1 旧路概况

　　由于原线路建设时期的技术标准低，又经多次拓宽改建，路基强度、稳定性特差;尤其过村镇路段，沥青路面常年损坏严重，且修补无效，严重影响公路使用质量和效益。

　　2早期裂缝成因及分析

　　水泥路面早期裂缝为混凝土面板浇注后，未开放交通就出现了断板、裂缝。在实施大、中修工程中，采取水泥路面处治。通过对施工中出现得早期裂缝现象，进行现场观察、调查和分析，确定水泥路面早期裂缝成因主要有以下几点。

　　2.1收缩

　　混凝土自身特性一收缩，这种现象分为干缩、冷缩、塑性收缩、化学收缩和碳化收缩。

　　(1)干缩是指混凝土终凝以后出现的体积减小的现象。

　　(2)冷缩是因水泥水化放热产生的。水泥水化发生的放热反应，水泥混凝土升温，混凝土则相对膨胀，水化热达到顶峰时产生的峰温。过后由于降温，混凝土体积会缩小而产生裂缝。

　　(3)塑性收缩是混凝土处于塑性状态时产生的体积减小的现象。由于混凝土蒸发失水或因基层干燥吸湿引起湿差。加上不均匀沉降受到限制(如大粒径集料)，或当面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就会形成不规则的裂纹。混凝土水泥用量愈高，混凝土硬结愈快，塑性收缩就愈大。

　　⑷化学收缩是混凝土中水泥水化过程中产生的化学反应而引起的收缩。与水泥本身化学性质密切相关。

　　⑸碳化收缩是由于混凝土碳化而引起的收缩，是一种特殊的化学收缩。

　　2.2 下卧层因素

　　⑴水泥路面早期裂缝的另一主因，是其与下卧层间的强大的摩阻力(包括静摩擦力和层间粘结剪应力)。公路养护大修工程中，采用水泥路面进行补强的路段，大部分为水害严重或者病害严重并难以维修的特坏路段。其补强施工设计，基本上采用在旧路面上直接加铺水泥混凝土。由于原有路面强度低且不均匀，平整度差，加之表面损坏严重，使水泥路面面板承受的挠曲应力不均匀、厚度误差导致早期裂缝。

　　⑵公路养护大中修工程边通车边施工时，如下卧承稳定性差及强度、刚度不足时，刚浇注的水泥混凝土会随下卧层在行车作用产生的下沉、起浮而活动，影响混凝土强度形成，诱发水泥路面早期裂缝。

　　2.3 设计因素

　　⑴下卧层设计问题：公路养护工程设计考虑的因素比较多，往往顾此失彼，不可避免地存在不足或者缺陷。如对旧路基出现的病害就很少考虑。

　　⑵面板尺寸设计：面板每块的长度、宽度和厚度比列不合理，以致水泥路面在凝结期间，不能抵抗自身收缩、外界环境及行车的影响所产生应变。

　　⑶横向施工缝设计：水泥路面横向施工缝基本设计为埋设传力杆。前班施工的水泥路面已经凝固，与传力杆粘结力较高(虽说涂有隔离膜,设计有套筒)，在夜间气温降低时，传力杆会随着前班水泥路面的冷缩拉动，从而拉裂后浇注的面板。

　　⑷纵向施工缝设计：为防止面板侧移，纵向施工缝设计基本为埋设长70cm的Φ14螺纹钢筋。后半幅浇注的混凝土，由于前半幅预埋的拉杆会随着车辆的作用上下抽动而拉裂面板。

　　2.3 配合比设计因素

　　混凝土强度是水泥路面裂缝的一个重要因素，而影响强度的主要原因是混凝土的组成，如水灰比、含砂率、集料尺寸或级配等。

　　⑴水灰比影响，当水灰比小，和易性就差;水灰比增大，强度就会降低。

　　⑵含砂率，在实际施工中，适当提高含砂可提高混凝土的抗弯拉强度，但同时也会降低混凝土的抗压强度。

　　⑶集料尺寸偏大且级配偏粗时，混凝土抗压强度就高,抗弯拉强度就低。

　　2.5施工原因

　　水泥路面施工是工程质量的核心环节。施工材料的优劣，施工季节的选择，合理的施工机械、施工工艺等关系到面板的质量和寿命。

　　(1)配合比控制。水泥剂量、水灰比、砂率等指标直接影响混凝土强度;拌制混凝土机械设备性能差，拌制混凝土前未检测集料，特别是细集料的含水量，致水灰比与设计偏离较大，造成混凝土离析或者和易性差，影响强度的均匀性。

　　(2)集料含泥、有机质超标，影响水泥与集料的界面粘结、集料矿物质成分亦关系着水泥与集料界面的粘结力，如亲水性较强的石灰石、石英石等集料就与水泥界面粘结力大;颗粒大小不均匀，含水量不稳定，可影响混凝土的均匀程度。

　　(3)混凝土拌和。混凝土拌和时间控制不严格，为赶工程进度，拌和时间不足易出现混凝土拌和均匀。

　　(4)混凝土运输发生漏浆、超时、离析现象，影响混凝土凝结强度的均匀性，引发面板早期裂缝。

　　(5)混凝土浇注振捣不均匀、施工间断。浇注的混凝土由于强度不均匀、结合不良或者收缩不一致而形成早期裂缝。

　　(6)水泥路面收面、养护覆盖时间不及时，造成面板表面风干干裂。

　　(7)缩缝切割不及时，或者切割缩缝深度不足，造成混凝土内应力集中，导致面板从薄弱处形成规则裂缝。

　　3 预防早期裂缝措施

　　针对水泥路面早期裂缝成因，在2008年的西宝南线水泥路面施工中，首先从设计入手，严格施工过程控制，采取有效的预防措施，减少了早期裂缝的产生，提高水泥路面质量。

　　3.1 旧路面的处理

　　减少混凝土的自身收缩时与下卧层间的摩阻力，是预防水泥路面早期裂缝的措施之一。

　　(1)对旧路面进行必要的整平，将原路面沉陷、坑槽、壅包进行整平处理，所处理的部位必须稳定、密实、表面平整;不能出现凹凸，以免增大面板与基层间的摩擦力;确保水泥面板厚度比较统一。

　　(2)对吸水性强的下卧层进行有效隔离处理，如干燥砂砾垫层上浇注混凝土，则采用塑料膜隔离，以防水泥浆、分水流失。

　　(3)对稳定性差的旧路面进行换填处治，如龟裂严重、翻浆的路面应进行清理，换填稳定性良好的材料，以免水泥面板受行车影响而开裂。

　　3.2 旧路基的处理

　　路基是路面的基础，应确保路基的稳定性。

　　(1)对旧路面弯沉进行检测，将弯沉值超标(弯沉值大于120)路段进行换填、补夯、强压处理。

　　(2)对局部边坡稳定性差的路段进行边坡加固处理;如设置下挡墙、开挖台阶分层夯实换填。

　　(3)对地下水活动频繁、路面出现大面积翻浆路段设置盲沟，并换填透水性物质。

　　3.3水泥混凝土路面设计

　　(1)板块尺寸设计。混凝土板块设计长宽、宽度、厚度尺寸应和设计混凝土强度、交通荷载大小、交通流量有关，亦应遵守一定的比例关系，但也不能超过限定的标准。建议尺寸比例：厚：宽：长：=1:15:20以内;长度为垂直路线中线方向。铺筑长度>4.5m时，就要增设缩缝，缩缝采用假缝。施工缝采用平缝，并设置拉杆，防止面板产生位移;当铺筑长度>5m时，应设纵向施工缝，防止在温度应力作用下出现纵向无规则裂缝。

　　(2)拉杆设计。公路养护工程中水泥路面的拉杆设计长度、应相对较长些，一般在100cm～120cm之间，摆放的位置要左右错开约30cm～50cm，不能等齐，以免在行车作用下，使拉杆端部应力集中在一条纵向方向上。

　　(3)传力杆设计。尽量加设π性钢筋网片、或者角隅钢筋在施工端头处，防止施工间断处通过传力杆的应力传递而损坏面板。

　　(4)混凝土强度设计。强度设计亦应和交通荷载大小相适应，一般抗折强度应控制在4Mpa～6.0Mpa之间。

　　3.4水泥混凝土配合比设计

　　混合料的配合比设计强度要比混凝土路面的设计强度提高10%～15%，确保混凝土抗弯拉强度极耐久性、耐磨性、和易性符合设计要求;混凝土组成设计中一定要根据实际情况，合理选择集料尺寸、优化级配，使混凝土不仅有足够的抗压强度、抗折强度，而且要经济合理。

　　本项目设计混凝土抗折强度为5Mpa，生产配合比为水泥：砂：碎石=1:1.64:3.25;水灰比0.45;水泥用量为391kg/m3.28d抗折强度为5.61MPa。

　　3.5 主要施工工艺措施

　　(1)施工机具的选择

　　①拌和机械：一般情况下应选择强制式混凝土拌和设备，自动计量加水、水泥、和砂石。拌和设备的型号应和混凝土摊铺能力相匹配，尽量避免堆料、段料现象。

　　②运输机械：根据运距选择机械类型，应尽量选用混凝土运输专用车辆。无条件时，选用震动小、速度快、自卸方便的小型运输车辆。

　　③模板：选用高度小于混凝土设计厚度1cm的U型钢，并配备三角形钢混顶架稳定。

　　④选用三辊轴机组。

　　(2)混凝土拌和现场管理

　　小型强制拌和机械上料一定要遵守各类材料的上料顺序，确保上料配合比稳定。要求原材料计量误差在：水泥±1%、粗细集料±3%、水±3%以内。为了确保上料准确，要求先上粗集料(碎石)，然后上水泥，最后上细集料(砂)。

　　⑶混凝土浇筑工艺

　　水泥混凝土浇注主要是掌握浇注工艺的均衡性、连续性，均衡性就是摊铺、振捣、收面等工艺在时间、工作能量上要保持相对一致，避免不均匀现象出现;连续性就是要保持施工连续，不得无故间断，如果施工间断，则应采取措施防止不连续现象可能引起的质量问题，如设置施工缝等。

　　⑷覆盖养生

　　昼夜温差<20℃时，直接采用废棉布加 湿覆盖养生。昼夜温差>20℃，或者刮风天气，则建议采用塑料布进行覆盖养生。

　　(5)缩缝切割

　　及时切割混凝土板缩缝对预防早期裂缝极为重要，切缝时间应控制在温度×时间=240℃·h以内，最长不超过360℃·h否则就会导致裂缝产生。

　　4 裂缝预防措施实施效果

　　通过大量调查分析，依照前述施工措施，在2008年的大修工程中进行了试验段施工，彻底消除了早期裂缝的产生，取得明显的工程效果。

　　5 结束语

　　水泥路面施工质量的保证，是一个系统的工程过程。仅对水泥混凝土路面早期裂缝的预防提出了个人的建议。但各地区由于施工气候、环境、材料、机械、施工队伍等方面的差异，都会影响工程效果。希望广大工程技术同仁，积极参与水泥混凝土路面施工经验的总结、交流，推进水泥混凝土路面质量提升步伐，创造更好的经济效益和社会效益。

　　参考文献：

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