高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫防治
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摘要：為更好地總結(jié)高寒地區(qū)水泥混凝土路面的裂縫防治處理措施，文章結(jié)合高寒地區(qū)昌都公路項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出了混凝土路面裂縫的局部裂縫修補(bǔ)、表面龜裂的修補(bǔ)、貫穿性裂縫修補(bǔ)及嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)裂縫處理四方面的裂縫治理措施，并提出了混凝土路面的裂縫預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)；水泥混凝土路面；裂縫治理；裂縫防治
1引言
現(xiàn)如今越來(lái)越多的學(xué)者針對(duì)混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，從而持續(xù)推動(dòng)混凝土路面的健康發(fā)展。但是在一些高寒地區(qū)，水泥混凝土在寒冷條件下，內(nèi)部孔隙水逐步結(jié)冰，發(fā)生膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂紋甚至造成結(jié)構(gòu)破壞。國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)高寒地區(qū)的混凝土路面裂縫的防治及處理措施研究相對(duì)較少。本文以昌都公路項(xiàng)目為例，對(duì)高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的防治處治措施。
2工程概況
昌都公路項(xiàng)目全長(zhǎng)135.378km，公路等級(jí)為四級(jí)公路，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為10年，混凝土路面寬3.5m，采用20cm砂礫石墊層+20cm混凝土面層的結(jié)構(gòu)形式。昌都市為高海拔地區(qū)，由于養(yǎng)護(hù)期氣候條件的限制，極易造成混凝土路面裂縫產(chǎn)生，無(wú)法滿(mǎn)足使用年限要求。為提高高寒地區(qū)混凝土路面的施工質(zhì)量，本文通過(guò)對(duì)昌都公路項(xiàng)目混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析，歸納總結(jié)出高寒地區(qū)水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施。昌都公路項(xiàng)目位于昌都市江達(dá)縣，施工地點(diǎn)平均海拔4000m，路面施工時(shí)間主要集中在2019年5月至9月。施工期夜間氣溫較低、晝夜溫差大。以2019年6月為例，施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫情況如下：
3高寒地區(qū)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
高寒地區(qū)夜間氣溫較低、晝夜溫差大、空氣干燥、風(fēng)速大，混凝土養(yǎng)護(hù)條件有限，是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，歸納為以下幾條造成混凝土裂縫的問(wèn)題。①高寒地區(qū)夜間氣溫較低，混凝土的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)非常緩慢，難以抵抗應(yīng)力破壞，產(chǎn)生裂縫。②混凝土的勻質(zhì)性差，受到彎拉應(yīng)力影響產(chǎn)生裂縫。③路基壓實(shí)度不足，過(guò)早開(kāi)放交通。④新澆筑的混凝土對(duì)溫度的影響非常敏感，高寒地區(qū)夜間氣溫較低，在低溫環(huán)境下，混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)非常緩慢，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，都無(wú)法抵抗因?yàn)闀円箿夭畲蟆⒒炷翢崦浝淇s產(chǎn)生的拉應(yīng)力。⑤高寒地區(qū)路基、路面受凍融影響產(chǎn)生裂縫。⑥高寒地區(qū)空氣干燥、風(fēng)速大，混凝土失水產(chǎn)生干縮裂縫。
4混凝土裂縫的治理
4.1局部裂縫的修補(bǔ)
局部裂縫采用擴(kuò)縫灌漿法進(jìn)行修補(bǔ)。首先根據(jù)裂縫形狀在裂縫兩側(cè)按一定寬度畫(huà)線放樣。然后沿畫(huà)線范圍鑿出深5cm~7cm的凹槽。最后將凹槽沖洗干凈，灌入細(xì)石混凝土并按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止車(chē)輛對(duì)其損壞。
4.2表面龜裂的修補(bǔ)
對(duì)于裂縫較為集中的表面龜裂，可在裂縫集中處畫(huà)一個(gè)長(zhǎng)方形施工面，按畫(huà)線范圍將施工面鑿成5cm~7cm深的凹槽。之后將凹槽沖洗干凈，澆筑細(xì)石混凝土并按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
4.3貫穿性裂縫修補(bǔ)
破損嚴(yán)重的貫穿性裂縫采用U型鋼筋進(jìn)行連接修補(bǔ)。施工時(shí)根據(jù)裂縫形狀在裂縫兩側(cè)畫(huà)線放樣，之后沿畫(huà)線范圍開(kāi)鑿凹槽，深度為板厚的一半。接著將凹槽沖洗干凈，在凹槽底部裂縫的兩側(cè)鉆孔，間距30cm，深度貫穿板厚。最后將孔內(nèi)填滿(mǎn)高強(qiáng)度砂漿，插入φ20的U型螺紋鋼筋，用與原路面同強(qiáng)度的混凝土澆筑，并按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
4.4嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)裂縫
對(duì)于嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)裂縫采用換板的方式處理，將混凝土板切割鑿除，對(duì)基層進(jìn)行處理。然后在切縫側(cè)板厚中央鉆孔，孔深10cm左右，水平間距30cm。每個(gè)孔植入一根φ20鋼筋，鋼筋長(zhǎng)度20cm，然后用與原路面同強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行澆筑并按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、切縫。
5混凝土裂縫的預(yù)防
5.1提高混凝土的早期強(qiáng)度
高寒地區(qū)的混凝土路面更易產(chǎn)生裂縫，針對(duì)這種情況可以采用添加早強(qiáng)高效減水劑的方式解決。早強(qiáng)高效減水劑同時(shí)具有早強(qiáng)性能和減水性能，在低溫條件下可大幅度提高混凝土的早期強(qiáng)度。
5.2控制混凝土的勻質(zhì)性
高原地區(qū)混凝土裂縫的產(chǎn)生有很大原因是因?yàn)槭艿綇澙瓚?yīng)力的影響，彎拉應(yīng)力對(duì)混凝土的勻質(zhì)性比較敏感，因此在施工中必須格外注意振搗。振搗的作用是提高混凝土的勻質(zhì)性，使混凝土密實(shí)均勻，在受到彎拉應(yīng)力時(shí)，不存在薄弱部位。
5.3注重路基的填筑質(zhì)量
路基壓實(shí)度不足的情況下，混凝土路面過(guò)早通車(chē)也會(huì)使路面承受較大的彎拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。因此在施工中必須注意路基壓實(shí)度的控制，并且在澆筑完成后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，路面強(qiáng)度達(dá)標(biāo)時(shí)，才允許開(kāi)放交通。
5.4減少熱脹冷縮的影響
混凝土具有熱脹冷縮的特性，受到高寒地區(qū)晝夜溫差大的影響，會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這是高原地區(qū)混凝土路面產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵。正確的切縫時(shí)機(jī)和方式，能夠有效控制熱脹冷縮的影響。切縫的作用是在混凝土路面上有規(guī)律的設(shè)置薄弱部位，引導(dǎo)混凝土所受的彎拉應(yīng)力在切縫處釋放，從而避免其他部位斷裂。施工中在加強(qiáng)振搗的同時(shí)，全部采用軟切縫?？紤]高原地區(qū)溫差較大，混凝土路面切縫的間距和深度均進(jìn)行了調(diào)整，路面切縫均按4m長(zhǎng)等間距布置，切縫深度≥70mm，人和切縫機(jī)可在混凝土板面上行走時(shí)即開(kāi)始切縫，避免了路面裂縫的產(chǎn)生。
5.5減少凍融的影響
對(duì)路基凍融影響的控制，主要是減少水對(duì)其的影響。施工中采用砂礫石進(jìn)行換填，對(duì)路基易受凍融影響的淤泥、膨脹土等，并合理設(shè)置邊溝和排水溝，避免流水侵入路基，以減弱凍融對(duì)其的影響。對(duì)路面凍融影響的控制，主要是控制混凝土含泥量，具體表現(xiàn)在對(duì)混凝土骨料進(jìn)行管理，使其含泥量達(dá)標(biāo)。泥的膨脹率、收縮率與混凝土不同，含泥量高的混凝土在凍融條件下更易產(chǎn)生裂縫。另外含泥量過(guò)大會(huì)降低混凝土骨料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，從而降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。
5.6控制干縮裂縫
①控制骨料粒徑。骨料的粒徑大小對(duì)混凝土的性能有顯著影響。當(dāng)骨料粒徑過(guò)大時(shí)，骨料的總體表面積減小，與水泥漿的接觸面相應(yīng)的變小，使混凝土保水性變差。②控制水灰比。施工現(xiàn)場(chǎng)隨意提高水灰比，會(huì)使混凝土強(qiáng)度變低，保水性變差，并且在混凝土凝固過(guò)程中收縮率變大，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，使水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。另外施工中還應(yīng)注意，水灰比不能忽大忽小。因?yàn)樗冶炔煌钠瑝K收縮比不同，在攤鋪時(shí)如果沒(méi)有攪拌、振搗均勻，會(huì)在分界處產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫，甚至斷板。③重視抹面。本工程水泥混凝土路面采用手扶式磨光機(jī)抹面，抹面時(shí)應(yīng)先用底部磨盤(pán)對(duì)地面進(jìn)行粗磨，當(dāng)混凝土面適合細(xì)磨的時(shí)候，把底部磨盤(pán)拆卸掉，再使用抹刀對(duì)地面進(jìn)行細(xì)磨。這樣可有效的提漿、找平、收光，提高水泥混凝土表面密實(shí)性，減少干縮裂縫的產(chǎn)生。④加強(qiáng)養(yǎng)生。高寒地區(qū)空氣干燥、風(fēng)速大、日照時(shí)間長(zhǎng)，水泥混凝土面板澆筑完成，應(yīng)盡快采取措施減少其表面水分蒸發(fā)量，防止路面因迅速失水而產(chǎn)生干縮裂縫，本項(xiàng)目采用塑料薄膜保濕，同時(shí)在氣溫高時(shí)及時(shí)灑水濕潤(rùn)，并預(yù)備保溫土工布，在夜間氣溫驟然變低時(shí)，覆蓋保溫。
6結(jié)語(yǔ)
本文以昌都公路項(xiàng)目為例介紹了高寒地區(qū)混凝土路面裂縫防治措施，主要總結(jié)為以下幾點(diǎn)：①提高混凝土的早期強(qiáng)度，并控制混凝土的勻質(zhì)性。②注重路基的填筑質(zhì)量，并減少熱脹冷縮的影響。③減少凍融的影響，并控制干縮裂縫，主要通過(guò)控制骨料粒徑、控制水灰比、重視抹面、加強(qiáng)養(yǎng)生四方面進(jìn)行控制。
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作者：嚴(yán)兆珍 單位：新疆路橋北疆工程建設(shè)有限公司