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1、隧道水泥混凝土路面基层断板原因分析及裂缝修补工程技术2011年第o6期l轻i-ri~i计隧道水泥混凝土路面基层断板原因分析及裂缝修补李彬(广东省长大公路工程有限公司第三分公司,广东广州511431)摘要:从断板产生的条件,隧道施工环境,混凝土原材料,施工现场控制等方面,结合工程实践,分析隧道水泥混凝土路面基层断板的原因.关键词:隧道水泥混凝土路面基层;断板;原因分析;裂缝修补近年来,随着国家对公路建设投资力度的加大,水泥混凝土路面也随处可见.但是,在水泥混凝土路面施工完成后,路面断板等早期病害也越来越引起
2、业内人士的普遍关注.隧道内复合式沥青路面中的水泥混凝土基层产生的病害有其共同特点,也有隧道内特殊施工环境的影响.本文结合湖北省大广南高速丁家山隧道的施_T实践,对隧道内水泥混凝土路面基层早期断板产生的原因进行分析.1设计概况隧道行车主洞内设沥青混凝土复合式路面,沥青混凝土面层厚度为10cm,下设26cm厚C40水泥混凝土板作为基层,无仰拱地段增设15em厚C20混凝土调平层.路面基层宽度为9m(含30em宽路面排水沟),在基层面板内横向每隔5m埋设一道传力杆,纵向每隔50em埋设一根拉杆.2施工概况隧道路
3、面基层混凝土由中心拌和站拌制,混凝土搅拌运输车运送,人工配合砼灌车摊铺,排式插人振捣机振捣,三辊轴式振动梁整平.隧道路面基层施工安排在左右侧电缆沟内侧墙施工完毕后进行,路面基层采用分段,半幅施工,先浇有路面排水沟的半幅.由于混凝土摊铺机械在隧道内施工空间受到限制,左(右)半幅在施工完后会在电缆沟内侧墙旁留下40cm宽的空隙,待混凝土硬化后再将此空隙浇筑混凝土填满.路面C40混凝土设计配合主要参数为:水灰比:0.42;砂率:35%;坍落度:30～50ram;配合比:水:水泥:砂:碎石:外加剂=166:395
4、:661:1228:3.16,外加剂为KH一聚羚酸高效减水剂.隧道内横向缩缝的切割时间控制在浇筑后8～10小时,用切缝机切割.横向缩缝为5m一个,设计为7cm.混凝土面板养生在混凝土终凝后,用塑料薄膜覆盖于混凝土板表面,每天均匀洒水数次,使其保持潮湿状态,养生天数为14d.混凝土面板在养生期间,禁止车辆通行.在混凝土摊铺完7天后,路面基层方可有限制的开放交通,至少在混凝土铺完28天后,才可完全开放交通.3存在的问题在混凝土路面基层浇筑一段时间后开始出现轻微断裂,裂缝无剥落,宽度小于3mm的断板.2004年
5、颁布的《公路工程质量检验评定标准》指出:"混凝土板的断裂属路面质量不合格问题,应该是不允许出现的,多数施工单位均作返工处理.但据国内外资料,个别断板尚难以避免".故规定"混凝土板的断裂块数,高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板总块数的0.2%,其他公路不得超过0.4%.对于断裂板应采取适当措施予以处理."但对于复合式沥青路面的水凝混凝土路面基层,《公路工程质量检验评定标准》中没有相关的规定.4隧道混凝土路面基层断板原因分析4.1断板产生的条件混凝土是一种由骨料,水泥石,气体,水分等组成的非均质的复杂
6、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.当混凝土内部产生的主拉应力超过其实时抗拉强度时,就会产生裂缝.因此,混凝土发生开裂的条件就是:在约束条件下变形产生的主拉应力超过其实时的抗拉强度,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.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.4I2从隧道施工环境方面分析混凝土浇
7、筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热.由于混凝土的导热系数较低,又受边界条件的影响,相对于初始人模温度,在路面混凝土内部的各点温度不同.在混凝土浇筑时,中心温度高,表面温度低,引起混凝土外部质点与内部各质点相互约束,使表面产生拉应力,内部产生压应力.混凝土浇筑后,由于温升使体积膨胀,达到峰值3～5天后将持续一段时间,以后温度由外而内慢慢降低,将引起较大的温度应力.由于后浇半幅晚于前浇半幅7～10天浇筑,前浇半幅在混凝土龄期达到7～l0天时,其内部会产生较大的温度应力,这部分应力会由相邻两板的接触面
8、和拉杆传递到后浇半幅混凝土路面板中,而此时后浇半幅混凝土路面板还处于强度增长阶段,抗拉强度较小,将会增大裂缝产生的几率.在浇筑剩下40em的空隙后,后浇半幅的混凝土板散热面只剩下表面,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差.当上述温度应力超过混凝土抗拉强度,将会导致裂缝.4.3从混凝土原材料方面分析4.3.1碎石针片状多,含泥量大,砂率偏大由于针片状
