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水泥砼路面施工的質(zhì)量控制
目前，我國(guó)公路、市政道路、廠區(qū)道路，大部分采用水泥混凝土路面。水泥混凝土路面，是以水泥漿為膠凝材料，以粗細(xì)骨料為強(qiáng)度剛架形成強(qiáng)度的一種高級(jí)路面。其具有剛度大、強(qiáng)度高、耐磨特性好、整體性與穩(wěn)定性優(yōu)等特點(diǎn)。
水泥混凝土路面，受施工工藝、使用環(huán)境等因素的影響，也會(huì)發(fā)生病害。水泥混凝土路面最主要的病害當(dāng)屬裂縫，它會(huì)把路面板分為數(shù)塊，破壞路面結(jié)構(gòu)的完整性，進(jìn)而逐步喪失路面整體剛度，直至最后完全失去承載力而喪失使用功能。
路面經(jīng)受各種復(fù)雜的應(yīng)力作用。有在輪載軸力作用下產(chǎn)生的荷載應(yīng)力、有溫度變化引起的溫度應(yīng)力、有濕度變化引起的濕度應(yīng)力等。假如各種應(yīng)力的不利組合綜合作用超過了混凝土的容許應(yīng)力范圍，路面就產(chǎn)生裂縫。若要求混凝土路面在正常條件下安全工作，設(shè)計(jì)與施工均必須滿足混凝土面板的容許應(yīng)力大于各種應(yīng)力的最不利組合。因此，要求混凝土路面應(yīng)有足夠的抗拉強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)各種不利應(yīng)力進(jìn)行控制。引起混凝土路面裂縫的原因及其預(yù)防措施，主要有如下幾個(gè)方面：
一、強(qiáng)度偏低
一般混凝土路面設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度為4.MPa。由于施工的不均勻性、組成材料的質(zhì)量（包括水泥、碎石與砂骨料材料的級(jí)配）不符合技術(shù)要求、施工工藝不妥、振搗不密實(shí)、過早通車、養(yǎng)護(hù)不規(guī)范、配合比不正確、施工時(shí)嚴(yán)重偷工減料等原因，往往實(shí)際的混凝土路面強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度?；炷谅访姘逶谲囕嗇S載的反復(fù)作用產(chǎn)生荷載應(yīng)力與其它應(yīng)力共同作用之下，當(dāng)應(yīng)力的不利組合達(dá)到或超過其強(qiáng)度應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生裂縫，如此繼續(xù)作用，將導(dǎo)致混凝土破壞。這類破壞的特點(diǎn)是：不通車不開裂。通車后，裂縫愈早出現(xiàn)，說明強(qiáng)度愈低。這是路面破壞的主要原因，屬施工質(zhì)量問題。因此，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)、質(zhì)量管理，嚴(yán)格按《路面施工規(guī)范》施工。預(yù)防辦法：
1、嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量。水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前必須按《規(guī)范》規(guī)定，進(jìn)行一系列的試驗(yàn)與檢驗(yàn)，不符合技術(shù)要求的、不合格的不得使用。
2、進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、并正確投料。
3、粗、細(xì)骨料要根據(jù)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合《規(guī)范》控制級(jí)配合理。
4、嚴(yán)格控制混凝土路面各工序的施工工序質(zhì)量，尤其要注意“振搗密實(shí)”。雖然密實(shí)度對(duì)強(qiáng)度的影響，筆者還沒有掌握兩者之間準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系，但筆者在施工過程中發(fā)現(xiàn)，在同樣的施工條件下，振搗密實(shí)處出現(xiàn)的裂縫與鄰板不振搗或只用平板式振動(dòng)器振搗所產(chǎn)生裂縫相差甚遠(yuǎn)。
5、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止在混凝土路面強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，開放交通。
二、基層強(qiáng)度與剛度不足
混凝土路面基層是為保證路面的整體強(qiáng)度，防止唧泥和錯(cuò)臺(tái)，延長(zhǎng)混凝土路面使用壽命的重要結(jié)構(gòu)層。具有調(diào)節(jié)路面板與土基之間的關(guān)系，使路面整體結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)、合理的功能。
一般地，基層的作用主要有：
1、調(diào)節(jié)路面板與土基之間的受力狀態(tài)，使土基在規(guī)定的路面使用年限內(nèi)，不發(fā)生過大的積累變形，以便使路面板在均勻堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定支承的基礎(chǔ)上保證其正常的使用壽命。車輪荷載通過路面板對(duì)其支承體;地基（土基、墊層或基層）的作用不論是單位壓力還是作用頻率，在各個(gè)部位是不相同的。實(shí)踐和研究實(shí)驗(yàn)表明，在輪載的反復(fù)作用下，在板邊、角之下的地基比板中之下的地基會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形，使部分地基與板底之間失去緊密的接觸條件，造成板下的局部脫空現(xiàn)象，使板內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力而導(dǎo)致板的過早破壞。因此，對(duì)基層提出的技術(shù)要求是剛度較大、強(qiáng)度足夠，保證路面板得到地基緊密、均勻、堅(jiān)強(qiáng)的支承。水泥碎石穩(wěn)定集料基本上能滿足上述的技術(shù)要求，但施工中要根據(jù)基層的作用機(jī)理，根據(jù)《基層施工規(guī)范》的要求進(jìn)行認(rèn)真的施工。
2、基層的另一個(gè)作用是緩和或降低水、%考試大%濕度對(duì)土基的影響，防止唧泥現(xiàn)象。所謂唧泥，是指在混凝土板的接縫、裂縫或邊緣部位的土和水的混合物，在輪載的反復(fù)作用下，產(chǎn)生強(qiáng)制性位移，導(dǎo)致路面板失去均勻支承而產(chǎn)生破壞。實(shí)踐表明，造成唧泥必須具備三個(gè)條件：遇水會(huì)軟化，繼之成為懸浮的塑性土：能侵入到板下的地面水或地下水；反復(fù)行駛的車輪荷載。在土基和面板之間修筑適當(dāng)?shù)幕鶎雍?，可以降低輪載對(duì)土基的壓力，隔斷或減輕地面水對(duì)土基的作用。因此，就要求基層能具有耐沖刷、耐侵蝕和良好排水的功能。尤其是排水功能，主要靠減少用砂量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際施工中，施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和監(jiān)理工程師代表往往有片面要求基層的表面光潔平整，而有意加大施工用砂量的錯(cuò)誤，甚至外加石粉、石屑，而導(dǎo)致基層排水性能減弱。雖然施工定額中，水泥穩(wěn)定碎石，只有統(tǒng)料碎石，但是施工中往往加砂混合，一般加砂量為700-800Kg/m3。實(shí)際上，在施工時(shí)控制粒徑0.05-0.5mm的用量以200-00Kg／m3是比較合適的。
3、基層還具有良好的承載、擴(kuò)載作用，提高路面的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善路面板的工作條件，同時(shí)改善施工條件，保證面層厚度均勻和保護(hù)碾壓平整的土基或墊層，有利于提高路面施工質(zhì)量。
三、土基的穩(wěn)定性差、不均勻
剛性路面之下土基承受的應(yīng)力比較小，一般不會(huì)超過0.05MPa，因此混凝土路面無(wú)需對(duì)土基的強(qiáng)度提出過高的要求。然而，土基的穩(wěn)定性差或不均勻時(shí)，在輪載的反復(fù)作用下，以及在周圍水溫變化的影響下，會(huì)出現(xiàn)較大的不均勻變形，仍將導(dǎo)致混凝土路面使用品質(zhì)的下降和路面板的損壞、斷裂。土并非理想的強(qiáng)性體，在受力時(shí)具有非線性變形的特征。因此，在施工中，要特別注意路基的均勻壓實(shí)，在路基排水不良地段增加墊層，以排除或隔斷地下水對(duì)基層的影響，給混凝土路面創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。
四、溫度應(yīng)力
水泥混凝土路面直接暴露在大氣中，一年四季大氣溫度周期性的變化及每一天白晝黑夜氣溫的變化，使得混凝土路面的溫度也隨之產(chǎn)生周期性的變化，使混凝土路面產(chǎn)生收縮與膨脹等變形。尤其是帶狀結(jié)構(gòu)的道路，溫度變化引起的路面縱向變形更為突出。一旦路面因溫度變化所產(chǎn)生的變形受到約束，不能自由伸縮，路面將產(chǎn)生巨大的溫度內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)，混凝土路面的表面同大氣直接接觸，直接受到外界溫度的影響，而且熱量向路面內(nèi)部傳導(dǎo)仍需一定的時(shí)間。因此，沿著路面的厚度方向溫度并不是均勻的，而是存在一定的溫差。同樣，在晚間，大氣溫度下降，混凝土路面表面散熱快，內(nèi)部散熱慢，也一樣會(huì)出現(xiàn)同一截面溫度不一致、不均勻。因此，水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力主要有二類：一類是溫度不均勻上升或下降時(shí)引起板的熱脹冷縮而在板內(nèi)產(chǎn)生熱壓應(yīng)力或收縮應(yīng)力；另一類是由板截面上溫度不一致引起的翹曲應(yīng)力。當(dāng)溫度內(nèi)應(yīng)力超過容許范圍，路面板即產(chǎn)生裂縫或被擠碎而破壞。
1、收縮應(yīng)力?；炷谅访嬖谕饨鐪囟认陆禃r(shí)，產(chǎn)生收縮。由于路面板和基礎(chǔ)之間存在摩擦阻力的約束，而且這種摩阻力不同于一般認(rèn)為的面板底部與基礎(chǔ)表面之間的滑動(dòng)摩擦。由于現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的水泥漿滲入基礎(chǔ)，與基礎(chǔ)表層材料粘結(jié)成整體，當(dāng)板面出現(xiàn)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，阻力來(lái)自基礎(chǔ)材料內(nèi)部的水平抗剪力，且這種摩阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的滑動(dòng)摩阻力。因此這種約束引起路面的收縮應(yīng)力。未設(shè)接縫的混凝土路面板在溫度下降15度時(shí)，如取Eo=30000MPa，Mc=0.15，T=-15度，最大收縮應(yīng)力可達(dá)5.29MPa。這一應(yīng)力作用于新澆筑的混凝土路面，由于混合料在終凝以后很短的時(shí)間內(nèi)容許拉應(yīng)力極低，混凝土路面通常會(huì)出現(xiàn)橫向貫穿裂縫，以后在輪載的作用下，將出現(xiàn)唧泥而破壞。所以在施工時(shí)，應(yīng)盡量控制工作溫差，并按規(guī)定及時(shí)鋸切縮縫，同時(shí)，提高基層的平整度，以減少基層與面層之間的摩阻力。
2、翹曲應(yīng)力。由于砼板、基層、土基的熱導(dǎo)性能較差，當(dāng)氣溫變化快時(shí)，砼板面與板底產(chǎn)生溫差，因而板底與板頂?shù)拿浛s變形大小不同。這些變形又將受到板的自重、地基反力和相鄰板的鉗制作用，因而產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力。我國(guó)公路目前重點(diǎn)考慮荷載應(yīng)力和溫度翹曲應(yīng)力兩方面同時(shí)產(chǎn)生的綜合疲勞作用。實(shí)踐表明，水泥混凝土路面板長(zhǎng)控制在5米左右時(shí)，一般很少因溫度翹曲應(yīng)力作用而破壞，同時(shí)按翹曲應(yīng)力控制確定的縮縫間距一般都小于按混凝上均勻收縮控制所確定的縮縫間距，因此，前者能滿足，后者便能滿足要求。這也是《規(guī)范》中規(guī)定的縮縫間距取值的依據(jù)所在。在施工中，為了控制翹曲應(yīng)力影響破壞混凝土路面，一般按《規(guī)范》規(guī)定要求進(jìn)行施工，同時(shí)，避免嚴(yán)冬霜期施工，就能基本解決問題。
溫度應(yīng)力引起的混凝土路面的裂縫，一般在施工的第二天便能發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榛炷恋脑缙趶?qiáng)度低。實(shí)際上，荷載應(yīng)力的最大值與溫度翹曲應(yīng)力的最大值在板面的同一位置、同一時(shí)刻產(chǎn)生的機(jī)率并不高。因此，可采用較大的強(qiáng)度折減驗(yàn)算路面板的強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算，縮縫間距4-6米時(shí)，均能滿足要求。
