浅谈砼路面施工质量的监控

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  摘 要:近幾年采用水泥砼路面的公路建设发展很快。但在使用中发现,由于一些路基通病引起了砼路面的破损,不仅影响了砼路面的美观、行车平稳和舒适性,而且不易修复,影响了水泥砼路面的使用寿命。本文主要从路基和路面两个方面分别探讨如何提高水泥砼路面施工质量。
  关键词:水泥砼路面;施工;质量
  Abstract: The highway construction which use of cement concrete pavement is developed very soon in recent years. But found in use, due to a number of roadbed disease caused the damage of concrete pavement, not only affects the concrete road appearance, stable running and comfort, but also easy to repair, affect the service life of cement concrete pavement. This paper mainly discussed how to improve the construction quality of cement concrete pavement from the two aspects of subgrade and pavement.
  Keywords: cement concrete pavement; construction; quality
  
  中图分类号:U416.2
  
  水泥砼路面具有自身承载能力强,使用寿命长等特点。因此,它在公路建设中得到了比较广泛的应用。但在使用中发现,由于一些路基通病引起了砼路面的破损,主要表现为路面产生波浪、裂缝、错台,从而产生跳车,不仅影响了砼路面的美观、行车平稳和舒适性,而且不易修复,影响了水泥砼路面的使用寿命。本文阐述了水泥砼路面施工破坏的原因及防治措施。
  一、水泥砼路面施工存在的问题
  (一)路基施工
  1.材料使用不当。公路路基施工规范规定,在通常情况下,不能被压实到规定的密实度和不能形成稳走填方的材料不能用于路基填筑。如:沼泽土、泥炭、含有树根、杂草和易腐朽物质等材料;液限指数大于 50%,塑限指数大于 25%的材料,有机质含量大于 3%的材料;压实含水量和最佳含水量之差大于 2%的材料等。但是,由于施工单位在路基填筑材料方面控制不严,使用了不适宜材料从而造成路基下沉塌方,以致影响路面直到路面硷砼板破坏。
  2.软基处理不当。在软土地段路基填筑前,应该首先探明地基承载力,然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。软基处理方案一般有:淤回填土方、石方、上石混合料或砂砾,袋装砂井、塑料排水板、土工布、上工格棚或以上两方案的组合等,但是施工时,往往是由于采取的软基处方案或施工工艺不合理或施工时未认真要求处理或处理不完善等,这样给路基的稳定性造成了隐患,使成形的路基沉陷或滑移等,最终影响路面砼板。
  3.土石方填筑未按规范要求。在施工过程中施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制,有时填料的松铺厚达 60-80cm,这样路基填方的密实度很难达到规范要求的低限值;在施工过程中路基填筑的有效度和超宽填筑不够,有的部分在路基填筑完成时,才发现填筑宽度不够,为达到路基的有效度,施工单位往往没有按规范要求挖台阶分层填筑压实至路基要求的宽度,而是将一些松的土倾倒在边坡上;用人工摊铺拍实;这样补上来的路基部分远未达到密实度的要求,造成路基滑坡、层层冲刷路基填筑每层的填料未用平地机或其他平整机械进行整平或整平不好,使低凹的地方达不到密实度要求且大量积水。
  4.路基施工过程中没有按要求做成一定的横坡度,路基施工临时排水系统未做或不畅通,从而使大量的积水渗入下层路基、严重影响路基质量路基石方或土石混合料填筑时,石头块径过大,使填石路堤或填土石混合料路堤密实度达不到规范的要求。
  (二)路面施工
  1.集料控制不好。路面基层一般有底基层和面基层。底基层为级配砂砾集料,面基层为水泥稳定类集料。路面开始施工前要求路槽应清理干净,标高应严格控制,否则,会影响基层的设计厚度;底基层集料细长及扁平的颗粒不得超过20%,且不得含有粘土块、腐殖质等有害物质,集料必须有良好的级配,级配曲线应接近圆滑并居中。0.5mm 以下的集料其塑性指数应小于 4%,液限指数应小于 25%;松铺好的集料在压实时,其含水量应比最佳含水量稍高。水泥稳定类集料面基层,在铺筑前,应将底基层面上的所有浮土、杂物全部清
  除,并严格地整形和压实,将底基层上的车辙或松软部分和压实不足的地方以及任何不符合规范要求的表面重新翻松、清除或用同类材料进行整形,并压实到符合规范要求的密实度和规走的线形、坡度、标高。水泥稳走集料的级配要求良好,有机质含量不得大于 2%,集料中不得含有粘土块、腐殖质等有害物质,水泥质量要求稳定,不得使用过期的水泥,水泥用量应严格按试验配合比加入,拌和要均匀。而施工单位在施工时,往往容易忽视的是使用集料的级配不好,含有粘块及有害物质的材料来铺筑基层;路基、底基层、面基层的标高控制不严,水泥稳定集料含水量控制不准;水泥用量不足等,这样严重影响了基层的质量,直至路面板遭破坏。
  2.施工未达到设计要求。水泥砼路面层往往施工的厚度未达到设计要求,主要原因是:基层施工标高控制不严所引起,粗集料不具有良好的级配,细长及扁平的颗粒含量太高;细集料和粗集料中含泥量过高,降低了混合料的粘结度;所用水泥质量不稳定或已过期;水泥砼在浇筑过程中未完全振捣密实,蜂窝麻面较严重,这样势必影响砼板本身的质量,而造成损坏。
  3.结构层防水或排水未进行有效的处理。往往路面板遭到破坏,人们想到的总是路基、路面基层施工质量或台背回填质量或水泥砼板本身的浇筑质量等,而未足够重视结构表面渗入到路基中的水对路基的侵害。目前,虽说对砼板的缩缝、胀缝、施工缝(纵向和横向)采取了特制的材料对水进行封锁,使水从路面排走,但效果仍然不佳。据了解,路面板遭破坏的原因有相当部分是由于路表水渗入路基,从而影响路基的稳定而造成的。
  二、水泥砼路面质量控制措施
  (一)路基施工的质量控制
  由于砼路面遭到破坏后要对路基有质量问题的地段返工是不可能的,且砼路面难修补。故在路基施工时应着重注意以下几点:清底要彻底;不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实;软基处理要慎重,采用合理的施工方案和施工工艺。路基填筑过程中要严格按规范要求选好填料,控制松铺厚度和粒径,控制压实含水量与最佳含水量之差在规定的范围内,每层填筑要用平地机等机械整平后压实,形成横向路拱,做好临时排水使路基干燥等。台背回填施工时要选用监理工程师或图纸要求的回填料,保证每层填筑厚度及压实度,回填时在台背可考虑做排水管和土工格栅。排水管间距不得大于 2m,土工格栅层间距最好为 50-80cm。
  (二)路面施工的质量控制
  路面基层施工应严格按规范要求选好合格材料, 保证路面基层设计厚度及顶面标高, 保证压实度, 严格控制施工质量。严格按规范要求养护,并且绝对禁止行车碾压,保证基层不开裂,表面平整。砼路面施工要严格按规范要求确定材料的级配,保证砼质量并充分地密实,搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理,防止路表水渗入路基。在保证强度的前提下,尽可能用低标号水泥,水化热小的水泥或者是矿渣水泥,并且要严格控制养生,保证表面的湿度,夏季高温季节更要避免阳光暴晒。适时掌握切缝时间,保证切缝的有效性。
  (三)强度质量控制
  1、严格控制原材料质量。水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前必须按《规范》规定,进行一系列的试验与检验,不符合技术要求的、不合格的不得使用。
  2、进行配合比设计、并正确投料。
  3、粗、细骨料要根据筛分试验数据,结合《规范》控制级配合理。
  4、严格控制混凝土路面各工序的施工工序质量,尤其要注意“振捣密实”。虽然密实度对强度的影响,笔者还没有掌握两者之间准确的数学关系,但笔者在施工过程中发现,在同样的施工条件下,振捣密实处出现的裂缝与邻板不振捣或只用平板式振动器振捣所产生裂缝相差甚远。
  5、加强养护,防止在混凝土路面强度未达到设计强度时,开放交通。
  (四)土基的稳定性差、不均匀质量控制
  刚性路面之下土基承受的应力比较小,一般不会超过0.05MPa,因此混凝土路面无需对土基的强度提出过高的要求。然而,土基的稳定性差或不均匀时,在轮载的反复作用下,以及在周圍水温变化的影响下,会出现较大的不均匀变形,仍将导致混凝土路面使用品质的下降和路面板的损坏、断裂。土并非理想的强性体,在受力时具有非线性变形的特征。因此,在施工中,要特别注意路基的均匀压实,在路基排水不良地段增加垫层,以排除或隔断地下水对基层的影响,给混凝土路面创造良好的工作环境。
  (五)温度应力质量控制
  水泥混凝土路面直接暴露在大气中,一年四季大气温度周期性的变化及每一天白昼黑夜气温的变化,使得混凝土路面的温度也随之产生周期性的变化,使混凝土路面产生收缩与膨胀等变形。尤其是带状结构的道路,温度变化引起的路面纵向变形更为突出。一旦路面因温度变化所产生的变形受到约束,不能自由伸缩,路面将产生巨大的温度内应力,同时,混凝土路面的表面同大气直接接触,直接受到外界温度的影响,而且热量向路面内部传导仍需一定的时间。因此,沿着路面的厚度方向温度并不是均匀的,而是存在一定的温差。同样,在晚间,大气温度下降,混凝土路面表面散热快,内部散热慢,也一样会出现同一截面温度不一致、不均匀。因此,水泥混凝土路面的温度应力主要有二类:一类是温度不均匀上升或下降时引起板的热胀冷缩而在板内产生热压应力或收缩应力;另一类是由板截面上温度不一致引起的翘曲应力。当温度内应力超过容许范围,路面板即产生裂缝或被挤碎而破坏。
  
  1、收缩应力。混凝土路面在外界温度下降时,产生收缩。由于路面板和基础之间存在摩擦阻力的约束,而且这种摩阻力不同于一般认为的面板底部与基础表面之间的滑动摩擦。由于现场浇筑混凝土的水泥浆渗入基础,与基础表层材料粘结成整体,当板面出现滑动趋势时,阻力来自基础材料内部的水平抗剪力,且这种摩阻力远远超过一般的滑动摩阻力。因此这种约束引起路面的收缩应力。未设接缝的混凝土路面板在温度下降15度时,如取Eo=30000MPa,Mc=0.15,T=-15度,最大收缩应力可达5.29MPa。这一应力作用于新浇筑的混凝土路面,由于混合料在终凝以后很短的时间内容许拉应力极低,混凝土路面通常会出现横向贯穿裂缝,以后在轮载的作用下,将出现唧泥而破坏。所以在施工时,应尽量控制工作温差,并按规定及时锯切缩缝,同时,提高基层的平整度,以减少基层与面层之间的摩阻力。
  
  2、翘曲应力。由于砼板、基层、土基的热导性能较差,当气温变化快时,砼板面与板底产生温差,因而板底与板顶的胀缩变形大小不同。这些变形又将受到板的自重、地基反力和相邻板的钳制作用,因而产生温度翘曲应力。我国公路目前重点考虑荷载应力和温度翘曲应力两方面同时产生的综合疲劳作用。实践表明,水泥混凝土路面板长控制在5米左右时,一般很少因温度翘曲应力作用而破坏,同时按翘曲应力控制确定的缩缝间距一般都小于按混凝上均匀收缩控制所确定的缩缝间距,因此,前者能满足,后者便能满足要求。这也是《规范》中规定的缩缝间距取值的依据所在。在施工中,为了控制翘曲应力影响破坏混凝土路面,一般按《规范》规定要求进行施工,同时,避免严冬霜期施工,就能基本解决问题。
  温度应力引起的混凝土路面的裂缝,一般在施工的第二天便能发现,因为混凝土的早期强度低。实际上,荷载应力的最大值与温度翘曲应力的最大值在板面的同一位置、同一时刻产生的机率并不高。因此,可采用较大的强度折减验算路面板的强度。经验算,缩缝间距4-6米时,均能满足要求。
  总之,由于设计、施工、使用过程中存在的某些不足,也由于混凝土内在原因及温度变形、湿度变化、地基不均匀沉陷变形的影响,在水泥砼路面上难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求,在施工中切实抓好基层强度、混凝土的配合比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节,通过改善混凝土的质量和路面结构并采取有效的浇注后的防治措施,水泥砼路面的裂缝现象是可以避免的。
  
  
  
  
  [参考文献]
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