浅谈水泥混凝土路面的施工与质量控制
冯丽琦
摘 要:针对水泥混凝土路面出现的断板、开裂、平整度差、厚度不足、裂缝等常见问题进行了分析,阐述其原因,从材料、配合比、施工三方面总结出了有效的防治措施,以期指导实践,保证水泥混凝土路面的质量。
关键词:水泥混凝土路面,质量问题,原因,配合比
中图分类号:U416.216文献标识码:A
水泥混凝土路面是以水泥混凝土板作面层的路面,是高速公路上最重要的路表结构层,其质量的好坏直接影响高速公路的行驶舒适性、服务水平及其使用寿命,同时水泥混凝土路面质量也反映了高速公路建设中的设计、施工、监理和工程管理综合水平,在高速公路建设中具有举足轻重的作用。如何建设表面平整,行车舒适安全的路面,是摆在每一个公路建设者面前的一道难题,也是不断追求的目标。
1 水泥混凝土路面常见问题及原因
1.1 水泥混凝土路面的开裂、断板、错台路面出现断板,主要是以下几种原因:
1)施工期断板:在滑模摊铺路面施工时,一般是以下几方面因素:a.日温差过大或蒸发量过高,日温差过大,切缝不及时,温度应力高于混凝土路面的抵抗拉裂强度,造成断板。b.基层强度过高,基层裂缝未进行处理,造成基层裂缝反射断板。2)通车后的错台、断板。a.通车2年内的断板,一方面是由于路基未完全沉降稳固,路基自然沉降出现断板。另一方面是基层表面的粗糙度过大,面板收缩时,基层对路面的局部摩擦力过大,使混凝土路面产生过大的拉应力而断板。b.通车2年~5年内的断板,则主要是基层稳定性不好,不耐冲刷,路面结构横向排水不畅,唧泥和淘空基层造成断板。c.缩缝未插入传力杆,重车多次碾压、颠簸,造成板端出现微小沉降,板与板之间出现错台。d.路面抗弯拉强度储备不足,重载车的高速增长是路面断板的原因之一。
1.2 水泥混凝土路面的平整度差,噪声高
1)我国水泥混凝土路面技术起点低。采用机械式施工程度低,且时间短,造成水泥混凝土路面施工水平相对较低,设计单位、建设单位等对路面的研究重视程度不够。2)施工单位配置人员力量弱。技术人员对路面摊铺的认识不深刻,不能根据不同的施工环境调整摊铺的各个环节,而是照搬以往成功的经验。3)基层的平整度较差。建设单位、施工单位对基层平整度重视不够,造成路面厚度不均,收缩不一致,导致路面平整度较差。4)路面的设计厚度或施工厚度不足。影响路面使用寿命的一个原因,出现“短命式”断板。国外研究人员认为,在一定范围内,每增加1 cm厚度,路面使用寿命增加3年~5年。
1.3 水泥混凝土路面表面出现空洞、脱皮露骨水泥混凝土路面脱皮露骨、出现空洞,主要是由以下因素影响的:1)材质问题。2)混凝土坍落度控制不好。施工时出现蜂窝麻面,人工采用混凝土或砂浆修补,易出现坑洞或脱皮露骨。3)施工时遇上下雨天。雨水对未初凝的路面冲刷,出现脱皮露骨现象。
1.4 裂缝
1)硬化前的裂缝。混凝土还处于塑性状态,由于组成材料的密度不同而发生沉降,内部自由水析出,引起沉降收缩裂纹,这一般发生在抹面层。但在干燥的基层上浇筑混凝土面层时,因段中的水分很快被基层吸收,会引起大的收缩而产生宽而深的裂缝。2)硬化后的裂缝。a.干缩裂缝。因水分蒸发,使干缩产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度,从而使混凝土产生裂缝。它的特征是表面开裂,走向纵横交错,没有一定的规律,形似龟纹,缝宽和长度都很小,与发丝相似。b.由于温度应力而产生的裂缝。这主要是因昼夜温差太大,而产生较大的温度应力,由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割,而造成面板拉裂。一般在20 m~40 m范围内应设置伸缩缝,以防断裂。c.基层原因而产生的反射裂缝。由于基层的裂缝没有进行及时处理,而反射到面层,使面层断裂。d.由于材料不良引起的裂缝。水泥安定性不良引起的裂缝。水及砂中有害杂质对水泥混凝土有腐蚀作用。砂、石材料中的活性材料与水泥中碱产生化学反应,使混凝土结构遭到破坏。面砂浆过厚,易产生收缩裂缝。
1.5 影响混凝土强度的一些原因
1)选用材料不当。2)外加剂对混凝土强度的影响。3)配合比控制不严及计量不准确。4)施工操作不规范。
2 提高水泥混凝土路面的施工质量
2.1 加强水泥混凝土路面混合料原材料的选择
1)水泥主要控制其抗折强度。我国水泥厂家众多,生产技术良莠不齐,因此,选择合格的水泥是保证混凝土强度的首要因素。
2)粉煤灰要采用一、二级灰,主要控制粉煤灰中烧失含碳量和细度等指标。3)外加剂的选用是路面混凝土材料科学中的关键。合适的外加剂:a.要满足适应性要求;b.满足施工混凝土路面所要求的较低水泥用量下的高抗折强度;c.满足所用的机械施工方式对可施工性质的要求;d.满足小变形和耐久性要求。4)粗集料主要控制其最大粒径、硬度以及含泥量和粒形。一般选用火成岩和变质岩,不使用沉积岩,可以保证岩石的强度,进而保证混凝土的抗弯拉强度。5)细集料主要控制砂中含泥量的要求以及细度模数。滑模摊铺水泥混凝土路面砂的细度模数在2.0~3.5之间,含泥量应小于2%。
2.2 优化水泥混凝土配合比设计
1)减水剂的选用。要配制出高抗弯拉强度、耐久性好的混凝土配合比,就要求混凝土的水灰比较小,因此必须采用高效减水剂,保证混凝土较好的工作性。2)矿料级配的组成原则。砂率的选用由于有比较成功的实践经验,目前的理论和经验数据比较成熟,容易选定。但粗集料一般要采用二级配集料进行掺配,由于粗集料加工的现状不理想,确定一个相对合理的掺配系数是极其重要的。3)水泥、粉煤灰的路用品质要求。在配合比设计前,对水泥的路用品质进行检测,如发现问题,及时与厂家进行协商和探讨,调整水泥的组分,确保水泥品质的完全合格。粉煤灰则必须达到二级以上,对每车材料必须进行检测后才能入罐,否则三级以上的粉煤灰对路面的危害极大。4)配合比设计的影响因素的综合协调。a.粗集料的种类和最大粒径。碎石和砾石均可施工优质的水泥混凝土路面,但砾石混凝土的最大粒径不大于20 mm,碎石混凝土应不大于30 mm。b.单位水泥用量。路面混凝土的单位水泥用量不宜过大,过大会使水泥浆量增多,集料之间的嵌锁力减小,抗折强度提高不明显,且由于水泥浆量增大会增大干缩变形,影响路面平整度,易产生开裂,且经济性不好。c.含气量。目前,规范已要求检测混凝土的含气量。
2.3 水泥混凝土路面的施工
1)高等级路面必须采用滑模摊铺机施工。2)在路面摊铺前,做好各项准备工作。a.对基层进行清扫、修补;b.准备好摊铺机行走的基线,确保基线平滑顺适,逐桩检查板厚,并对板厚不合适的位置进行基线微调;c.对胀缝、钢筋补强位置进行预先标识并提前到位,不因钢筋的安装影响摊铺机的连续作业。3)路面当日开工前,对材料进行含水量检测,特别是对砂和小碎石的含水量要特别注意。拌和时注意控制混凝土的拌合质量,确保混凝土坍落度的均匀。4)根据天气情况,如温度、风速等,对混凝土的出厂坍落度进行微调,确保机前混合料的均匀,根据运距的变化,微调减水剂及水灰比,使混凝土的工作性得到保障。5)摊铺机在开工前,应调整好振动捧、抹平板等的位置,校核摊铺机的仰角及平面位置等。施工时,控制振捣仓的料位及机前的料位,并控制行进速度,不宜过快。另外,根据施工后的路面情况,及时调整摊铺机的振动频率。6)路面施工后,及时喷洒养护剂,根据天气情况确定养护剂的喷洒遍数、浓度。路面切缝后,采用保湿养护膜或薄膜覆盖养生。养生28 d后,开放交通。7)路面纵横缝的施工。胀缝的设置一般以尽量少为宜。根据当地的温差状况及施工时的温度,设置胀缝的位置。结构物附近必须设置。
3 结语
我认为,水泥混凝土路面与沥青混凝土路面各有其优缺点,应根据不同的地域、地质情况,采用不同的路面形式,将更有利于我国高速公路的快速健康发展。
参考文献:
[1] 吴正光.水泥混凝土路面损坏原因分析及预防对策[J].华东公路,2001(sup):85-86.
[2] JTJ 037-2002,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].
[3] 申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].北京:人民交通出版社,2003.
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