水泥混凝土地坪裂缝成因及防治浅析

水泥混凝土地坪裂缝

成因及防治浅析

李 冰

中国石油天然气第一建设公司

建筑工程分公司

二○一三年五月

水泥混凝土地坪裂缝成因及防治浅析

李冰 中油一建安徽项目部

摘要:本文通过分析混凝土路面裂缝的种类和产生原因,提出了一些防治混凝土路面裂缝的措施,以期为实际施工中对于裂缝控制提供一些参考。

关键词:混凝土路面 裂缝成因 裂缝防治

一、引言

混凝土地坪和沥青路面比因具有承载力强、耐腐蚀性好、施工方便、造价较低等诸多优点,且针对加油站在消防方面的要求,因此在加油站地坪施工中,均采用混凝土路面结构作为加油站地坪结构。

但由于混凝土结构自身特性,其抗拉能力差,容易产生龟裂、横向、纵向、交叉裂缝等现象,严重影响了路面的美观、使用效果和使用寿命,因此如何防治混凝土裂缝也是混凝土地坪施工中所必须考虑的问题,本文将就加油站混凝土地坪裂缝的产生和防治作一些简单的分析,为今后的施工提供参考。

二、混凝土路面裂缝的危害

水泥混凝土路面裂缝是最为常见的路面病害之一,路面裂缝的产生可以发生在施工阶段和使用阶段的任何时期,裂缝一旦产生,水进一步渗入到路基,对路基产生侵蚀和冲刷,将进一步降低路基强度,导致裂缝的扩大,甚至有可能造成路面板被裂缝贯通和断板,对路面结构层以及路基的承载力产生极大影响。

三、混凝土路面裂缝的种类及成因

混凝土路面裂缝的成因主要有:温度裂缝、干缩裂缝、塑形收缩裂缝、沉陷裂缝,以及由于混凝土材料自身原因和施工方法不当导致的裂缝等。

1、温度裂缝

1.1产生阶段

此类裂缝的产生是由于混凝土自身具有的热胀冷缩特性,其随着外界温度的变化而变化,这种裂缝的产生及发展可以产生在混凝土的施工阶段和使用阶段的任意阶段。

1.2产生原因

1.2.1在混凝土浇筑期间

由于地坪混凝土面积较大,且水泥水化大量放热,导致混凝土内部温度急剧升高,而表面温度降低,从而导致内部混凝土膨胀,表层混凝土收缩,在表层混凝土内部产生拉应力,在内层混凝土产生压应力,当表层混凝土拉应力大于混凝土抗拉强度时,便会产生裂缝。

1.2.2在混凝土使用期间

在昼夜温差较大的地区,白天温度较高,表层混凝土温度膨胀较快,内部混凝土膨胀较慢,夜间温度降低时,表层混凝土温度降低又快于内部混凝土,因此产生反复的应力,同样会导致混凝土裂缝的产生。

1.3危害分析

温度裂缝一般只产生在混凝土表面,通常是纵横裂缝相互交错,温度裂缝若不及时治理很有可能会引起水泥混凝土碳化,影响路面各

项使用性能。

2、干缩裂缝

2.1产生阶段及产生原因

干缩裂缝主要产生于混凝土的养护阶段。

在该阶段,由于混凝土表层水分蒸发较快,而内部水分蒸发缓慢,因此表层混凝土产生较大的收缩变形,而内部混凝土则变形较小,因此在表层混凝土产生拉应力,当拉应力大于混凝土的约束力时,就容易产生裂缝。

2.2危害分析

这种裂缝往往宽度较窄,呈网状或平行线状,尽管这种裂缝往往是在混凝土表面出现,但是一旦出现,仍然会造成水分渗入混凝土内部对路面结构造成破坏,从而影响路面的使用性能。

3、塑形收缩裂缝

3.1产生阶段及产生原因

这种裂缝多产生于混凝土凝结前。

由于高温、大风等自然因素的影响,导致混凝土表面水分大量流失,使表层混凝土产生较大的收缩,从而在表层混凝土产生拉应力,当拉应力大于混凝土的抗拉强度时产生的裂缝。

这种裂缝长短不一,长度较长,水泥混凝土的塑形收缩裂缝受凝结时间、水灰比、温度、风速等因素的影响,在工程中应予以重视。

4、沉陷裂缝

4.1产生阶段及产生原因

此种裂缝主要出现于混凝土路面的使用阶段。

由于在施工阶段或者设计阶段对于路基处理不当或者地质勘探失误,造成路基承载力不够,导致局部路基产生沉陷,在该处路面板下方产生弯拉应力,从而导致裂缝的产生,这种裂缝危害较大,因此在工程中应给予足够的重视。

导致路基沉降主要有两种因素:地基软弱和土层压实不够。 混凝土路面对于路基的要求必须刚度大、整体性强、水稳性好,基层强度必须均匀且平整度好,强度不均匀会导致局部产生沉陷,平整度不好会导致混凝土路面板厚度不一,从而在基层和面层接合处产生较大的摩阻力,导致混凝土面板产生较大的拉应力,致使路面裂缝的产生。

5、混凝土材料自身原因

5.1配合比不当

较多的水泥用量必然会导致混凝土收缩较大,而过大的水灰比也会导致混凝土产生较大收缩变形,施工中的计量不准同样会导致配合比失控,从而导致混凝土产生较大的收缩变形,进而导致裂缝的产生。

5.2原材料不合格

水泥的化学成分和细度都会对混凝土的质量产生较大的影响,比如在水泥中含有较多的有害杂质,会使混凝土的稳定性降低,从而造成较大的收缩变形,而水泥的细度也会对混凝土的收缩变形量产生较大的影响,细度太细,固然有利于水泥的水化,但是同时也增加了混凝土的收缩,细度太粗,则不利于水泥的水化,同时混凝土的骨料也

是影响混凝土收缩变形的一个很重要的因素。

6、施工的影响

6.1混凝土搅拌不足或者过度搅拌、振捣不实或者过振会导致浇筑后的混凝土强度不均,从而在混凝土内部产生应力;

6.2拌合温度过高会导致混凝土凝结期间产生较大的温度变化,从而导致在混凝土内部产生由于温差产生的拉应力;

6.3浇筑过程间断导致新老路面接缝处结合不良,收缩不一致从而产生裂缝;

6.4混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温度、湿度条件,一方面使混凝土免受不利温度、湿度变化的侵袭,防止有害的冷缩和干缩,一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。过早洒水或者过晚养护均会使混凝土表面产生裂缝;

6.5切缝不及时、切缝位置设置不当、切缝深度不够也会导致混凝土不能按照设计的位置自行开裂,从而导致混凝土被拉裂;

6.6过早通车,由于混凝土尚未达到设计强度,在车载的作用下,混凝土产生裂缝;

6.7传力杆和拉杆设置不当,比如传力杆未按照平行于路面中线的位置设置或者传力杆不垂直于路面接合面,使相邻路面在传力杆的作用下产生应力变形。

混凝土路面裂缝的产生往往不是由一个因素造成,而是由多种因素相互影响造成。

四、混凝土路面裂缝的防治

根据以上影响路面产生裂缝的因素,我们可以从以下几方面进行路面裂缝防治。

1、控制施工温度

1.1拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;

1.2炎热天气浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;

1.3规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度变化;

1.4控制拌合温度和浇筑温度,同时注意保养期的保温保湿,尽量减少混凝土内外层产生较大的温差。

2、重视混凝土早期养护

要注意养护的时间控制,及时对混凝土进行养护,同时要注意养护的方法,养护可以采用采用喷洒养护剂或用塑料薄膜养护方式,也可采用覆盖能蓄水的旧麻袋、草袋等洒水养护方式。

3、合理安排浇筑时间

浇筑混凝土时应尽量避开诸如高温,大风等极端天气,以尽量避免由于高温和大风天气导致浇筑完的混凝土塑形收缩裂缝的产生。

4、严格控制路基压实质量

4.1保证路基最佳压实度,保证路面刚度,平整度和强度,对于软弱地基必须进行处理,在路面浇筑前,必须清除土基表面的农作物、树木、杂草和腐殖土,然后用重型压路机多遍碾压,保证地基压实度不小于93%。

4.2根据目前加油站的混凝土地坪设计,路面结构依次是土基、150mm 厚天然砂砾垫层、150mm 厚水泥稳定砂砾或二灰碎砾石基层和220mm 厚C30水泥混凝土路面板。

4.2.1土基要求按照路宽根据设计标高找好纵坡,平整地面后碾压,压实系数不小于95%,垫层压实系数大于95%,基层压实系数大于95%;

4.2.2面层要求振捣密实,随打随抹抹平起毛,每块路面长度不大于6m ,宽度不大于4m ;

4.2.3施工中要严格按照设计要求进行施工,保证每步施工步骤的质量,这对路面裂缝的控制有着很重要的意义。

5、严格掌握混凝土的配合比和水灰比

采用合理的配合比和水灰比对于控制裂缝有着至关重要的意义,因此严格掌握混凝土的配合比和水灰比是控制裂缝的一个重要手段。

6、严格控制施工质量

6.1施工过程中应避免混凝土搅拌不足或者过度搅拌、振捣不实或者过振、拌合温度过高、浇筑过程间断;

6.2切缝设置要合理,一般说来,切缝深度可为路面厚度的1/3,宽度约为3~8mm,填缝料可以采用沥青矿棉或沥青石粉,但是沥青填缝料在夏季容易外溢,冬季容易内陷,因此要注意夏季清除多余的沥青,冬季补填沥青;

6.3胀缝施工工艺复杂,要求高,不合格的胀缝会加剧对面板的破坏,因此胀缝施工时必须认真操作,胀缝宽度约为20mm ,可采用木

板作为填缝板;

6.4胀缝的传力杆在水平和垂直两个方向的位置都要正确,固定后的传力杆必须平行于板面及路面中线,传力杆的活动端要能自由活动,面板胀缩时才不会顶坏或拉破,制备传力杆时,两端要锯断,不应剪切断,以保持完整的圆截面,达到端部光滑,不带刺角;

6.5胀缝拉杆则要求使用螺纹钢制成,拉杆位置设在板厚的1/2处,纵缝侧面用石油沥青均匀涂刷2至3遍,但应避免将热沥青涂刷在螺纹钢筋的拉杆上。

综上所述,混凝土路面开裂是一个非常常见并且不可避免的路面病害之一,但是可以通过多种途径控制裂缝的发展,本文希望能够通过对于混凝土路面裂缝的成因和防治措施所做的一些浅显的分析,为今后的混凝土路面施工提供参考。

参考文献:

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