浅谈PCR修补水泥混凝土路面裂缝

发布时间:2014-02-25 共1页

  一、工程概况
  承德市东环城公路K2+380——K4+990段采用复合式水泥混凝土路面,路面结构为:面层混凝土,厚度25cm;基层,贫混凝土,厚度10cm;底基层,不筛分碎石,厚度25cm。路面自竣工到目前,8年间已出现了面积的混凝土面板开裂。通过对路面进行调查、统计、分析,发现路面裂缝有以下特点:
  a.路面裂缝绝多数为距缩缝lm以内的横向裂缝,局部路面则出现较长较宽的纵向和横向裂缝。b.裂缝宽度多为0.5—3mm,板个别的路面纵向裂缝长达40m,宽度于10mm。c.所有裂缝的深度同板厚一致,裂缝左右混凝土面层没有高低台阶错位,未见有不均匀沉降。d.裂缝出现处的贫混凝土基层部分同时拉裂。
  二、裂缝产生原因分析
  1.混凝土在硬化过程中产生体积收缩
  混凝土无论强度高低,在初凝以后形成强度过程中,均要散发量的水化热,水份蒸发混凝土体积收缩。而体积一旦收缩,混凝土板在无诱导切缝的情况下会自动断裂。路面施工规范要求:为避免横向裂缝产生,应及时设置横向缩缝。该路面采用切缝机切割形成缩缝,而且切割时间在24h内,深度为6 cm,满足施工规范要求。但是混凝土收缩主要发生在初凝阶段,因而当混凝土的强度达到设计强度25%以上时,往往混凝土收缩主要阶段已发生,故可能在还未开始切割缩缝时,横向裂缝已产生。
  2.温度翘曲应力与荷载应力的共同作用
  承德地区早晚温差较,东环路面施工是在4月至10月,日气温在6-35℃间。白天混凝土板顶部温度于底部温度,顶部相对于中心轴来说趋向于伸长,在顶部产生了压应力;夜间温度下降,混凝土板底温度高于板顶温度,在顶部产生拉应力。混凝土在温度翘曲应力长期作用下,必会产生裂缝,而早期的细微裂缝在车辆荷载作用下,逐渐扩成明显的裂缝,加上车轮重复作用于纵向连接薄弱处,从而形成了较长较宽的纵、横向裂缝。
  3.复合式水泥混凝土路面设计与施工不完善
  路面裂缝的产生除上述原因外,也可能是路面结构层设计不完善,或未按设计要求施工造成的。该路面采用的是复合式水泥混凝土路面,即面层为水泥混凝土路面,基层为相对面层少一半水泥用量的贫混凝土。复合式水泥混凝土路面的设计与施工,采用的是以半经验公式为主,其基本假定是上下层板之间及下层板与地基之间都是绝对光滑接触的弹性地基双层板,而且不考虑双层水泥混凝土路面板的实际内力分布状况。本工程路面结构层的普通混凝土厚度为贫混凝土厚度的2.5倍,由于贫混凝土为不完全符合规范要求的集料铺筑,配合比设计也就不合乎规范。这样,贫混凝土的抗弯强度有可能过高,从而形成刚性基层,而在上下层面板之间又没有设置隔离层,贫混凝土开裂,就必会反射到面层。设计文件对贫混凝土施工未作具体的要求,施工单位只能参照相关施工办法对贫混凝土施工按面层混凝土施工工艺,振捣密实,不切缝,不压纹,人工光面,并严格控制10 cm厚度的贫混凝土及顶面高程,铺麻袋洒水养护,半个月以后,才进行混凝土面板的施工。实际上施工时,贫混凝土表面往往很难达到理论上光滑度的要求,面层混凝土浇筑成型后,与贫混凝土接触的底面,也不可能光滑,加之贫混凝土在收缩过程中,产生巨能量,由于贫混凝土与混凝土层间的摩阻力,贫混凝土开裂后反射到面板,则在对应处产生了由底板至板顶的横向裂缝。
  三、路面裂缝的处理
  该工程路面裂缝的处理,经施工单位与建设单位多次研究分析,一致认同使用广东省交通科研所研制的PCR水泥混凝土路面修补材料进行修补。
  1.路面缝宽较小,且间隙内的泥沙量较少的裂缝的修补
  (1) 缝宽于0.5mm的小裂缝
  a.用螺丝刀沿裂缝凿开宽3mm、深2mm的三角形槽口,并用钢丝刷,高压气(气压≥0.7MPa)清缝。
  b.据现场温度和所需的PCR凝固时间, 选定PCR配比,并进行配制。
  c.配制好后立即用滴管或针筒滴灌PCR。
  d.缝灌满后,用粒径5mm的干净筛分砂填满槽口,并使砂内充满PCR。
  e.用水泥粉将表面调成与水泥混凝土路面相同的色泽。
  (2) 缝宽于4mm的裂缝
  由于PCR可能在硬化过程中产生收缩,因此在修补缝宽于4mm的裂缝时,可直接用钢丝刷,高压气(气压≥O.7MPa)清缝,然后用干净砂填缝,调配并灌入PCR,最后用水泥灰调至与路面相同的颜色。
  2.对路面裂缝的修补
  在对该路面裂缝的调查中,发现主线与匝道出现较长与较宽的纵向和横向裂缝,且受泥土污染较严重,此类裂缝可按下述方法修补:
  a.用电钻每隔20cm钻一直径为1cm,深为24cm的孔,并将钻出混凝土粉收集好。
  b.用高压水反复清孔,干净后,用纸皮加盖,自然风干至裂缝两侧混凝土完全干透,再用空压机将裂缝内吹干净。
  c.据现场温度及所需的PCR凝固时间, 选定PCR配比并配制PCR。
  d.注入PCR,并用空压机加压,使PCR完全充满裂缝,用级配良好的干净细砂填孔,适当搅拌,最后用收集的混凝土粉调至与路面相近的颜色。
  通过该段路面的局部修补,证实PCR水泥混凝土路面修补材料硬化速度快,粘结抗折强度高,粘度低,渗透性强,使用方便的优点。  

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