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混凝土路面裂缝出现的原因及解决措施有哪些?
混凝土是一种非均质的复杂多相混相材料,在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力。因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时,就会产生裂缝。因此,混凝土发生开裂的条件就是:在约束下变形产生的拉应力超过实时的抗拉强度,也就是说必须同时考虑三个条件:变形的大小、约束的程度、实时抗拉强度。不受约束的自由变形不会产生应力;抗拉强度足以抵抗所产生的拉应力时则不会开裂。也就是说不能笼统地认为收缩必然开裂。所产生的应力大小和实时的弹性模量有关,和能够松弛应力的徐变有关;是否引起开裂还和混凝土的抗拉强度有关。
凡是组成良好并经适当捣固和养护的混凝土,只要内部孔隙和裂缝尚未形成相互连接而直达表面的通道,则基本上是水密性的;在使用中,结构的荷载以及大气环境的影响如冷热交替、干湿循环,可使这些内部微裂缝发展并传播,成为环境中侵蚀性介质浸入的通道[1]。早期裂缝控制的意义在于,已有裂缝的扩展比新生成裂缝容易。可能引起开裂的变形主要是收缩,影响最大的早期收缩如下:
干缩:停止养护后,环境相对湿度低于100%,混凝土干缩即开始;在干燥的空气中,收缩会持续进行,甚至在28年后仍能观察到一些变化[2]。对于普通混凝土,28天收缩约40%, 3个月收缩60%左右,180天收缩约70%,1年收缩平均75%,完全收缩的时间可长达20年。完全干缩值为10000微应变,F. M. Lee曾实测到4000微应变[2]。影响收缩的主要因素是骨料的品种和用量。当骨料品种一定时,单方混凝土中骨料用量越大,即浆骨比越小,则干缩越小。骨料的“骨架”作用即在于此。当水泥(或胶凝材料,以下同)用量不变时,水灰比(或水胶比,以下同)越大时,浆骨比越大,干缩也越大。因此混凝土的配合比中应当尽量减小用水量。
温度收缩:随着水泥实际强度的提高、比表面积的增大,水化热也相应较大,再加上因要求混凝土具有较高早期强度而使用较大的水泥用量,使现在用于厚度为30cm的混凝土构件也需要控制内部温度的变化。混凝土温度每下降15℃时,收缩约150微应变。例如抗压强度约30MPa的混凝土,其弹性模量为约30GPa(按我国结构设计规范),则在约束下可产生弹性拉应力约4.5MPa,而30MPa的混凝土的直接抗拉强度约为2 .7MPa。常有工程中的混凝土拆除模板时就发现已产生裂缝,显然是由温度变形所致。
分析路面裂缝的主要原因是:
1)路基施工基层压实度没有达到设计要求 ,发生了不均匀沉降;
2)路基处于软基地段 ,施工时没有进行有效的地基处理;
3)路面材料的选用不合要求 ,混凝土抗折强度没有达到设计要求;
4)施工工艺欠缺所造成。
(a)混凝土拌和计量不准,使混凝土稀稠不匀引起混凝土裂缝。解决办法是:用自动计量拌和机拌制混凝土,制作标准计量水桶,控制加水量,外加剂用小台秤事先分出每一盘的用量,确保计量准确
(b)混凝土养护不及时,易造成混凝土出现裂解决办法是:混凝土浇筑6-12时后(跟温度有关系),覆盖塑料薄膜养生,利用塑料薄膜不透水的特点,将混凝土中的水化热及蒸发水大部分积蓄下来自行养护混凝土,当混凝土表面不见浮水时应及时喷洒水养护,使混凝土在养护期内始终保持湿润状态。
(c)大风、烈日或昼夜温差过大的天气条件下混凝土均易出现裂缝。解决办法:遇到刮风天气及昼夜温差过大时,在塑料薄膜上再加盖一层帆布,可以获得较好的效果。烈日曝晒时,可避开中午施工。
(d)切割缝切割不及时易造成混凝土裂缝。
(e)养护期未到,在混凝土面上走行机械易造成混凝土裂缝。尤其是混凝土切割缝后、沥青灌缝前在混凝土面上走行机械对混凝土造成的危害更大。
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