淺談PCR修補(bǔ)水泥混凝土路面裂縫

　　一、工程概況

　　承德市東環(huán)城公路K2+380――K4+990段采用復(fù)合式水泥混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為：面層混凝土,厚度25cm;基層,貧混凝土，厚度10cm;底基層，不篩分碎石，厚度25cm。路面自竣工到目前,8年間已出現(xiàn)了大面積的混凝土面板開(kāi)裂。通過(guò)對(duì)路面進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、分析，發(fā)現(xiàn)路面裂縫有以下特點(diǎn)：

　　a.路面裂縫絕大多數(shù)為距縮縫lm以內(nèi)的橫向裂縫，局部路面則出現(xiàn)較長(zhǎng)較寬的縱向和橫向裂縫。b.裂縫寬度多為0.5―3mm，板個(gè)別的路面縱向裂縫長(zhǎng)達(dá)40m，寬度大于10mm。c.所有裂縫的深度同板厚一致，裂縫左右混凝土面層沒(méi)有高低臺(tái)階錯(cuò)位，未見(jiàn)有不均勻沉降。d.裂縫出現(xiàn)處的貧混凝土基層大部分同時(shí)拉裂。

　　二、裂縫產(chǎn)生原因分析

　　1.混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生體積收縮

　　混凝土無(wú)論強(qiáng)度高低，在初凝以后形成強(qiáng)度過(guò)程中，均要散發(fā)大量的水化熱，水份蒸發(fā)混凝土體積收縮。而體積一旦收縮，混凝土板在無(wú)誘導(dǎo)切縫的情況下會(huì)自動(dòng)斷裂。路面施工規(guī)范要求：為避免橫向裂縫產(chǎn)生，應(yīng)及時(shí)設(shè)置橫向縮縫。該路面采用切縫機(jī)切割形成縮縫，而且切割時(shí)間在24h內(nèi)，深度為6 cm，滿足施工規(guī)范要求。但是混凝土收縮主要發(fā)生在初凝階段，因而當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度25%以上時(shí)，往往混凝土收縮主要階段已發(fā)生，故可能在還未開(kāi)始切割縮縫時(shí)，橫向裂縫已產(chǎn)生。

　　2.溫度翹曲應(yīng)力與荷載應(yīng)力的共同作用

　　承德地區(qū)早晚溫差較大，東環(huán)路面施工是在4月至10月，日氣溫在6-35℃間。白天混凝土板頂部溫度大于底部溫度，頂部相對(duì)于中心軸來(lái)說(shuō)趨向于伸長(zhǎng)，在頂部產(chǎn)生了壓應(yīng)力;夜間溫度下降，混凝土板底溫度高于板頂溫度，在頂部產(chǎn)生拉應(yīng)力?；炷猎跍囟嚷N曲應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，必會(huì)產(chǎn)生裂縫，而早期的細(xì)微裂縫在車輛荷載作用下，逐漸擴(kuò)大成明顯的裂縫，加上車輪重復(fù)作用于縱向連接薄弱處，從而形成了較長(zhǎng)較寬的縱、橫向裂縫。

　　3.復(fù)合式水泥混凝土路面設(shè)計(jì)與施工不完善

　　路面裂縫的產(chǎn)生除上述原因外，也可能是路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)不完善，或未按設(shè)計(jì)要求施工造成的。該路面采用的是復(fù)合式水泥混凝土路面，即面層為水泥混凝土路面，基層為相對(duì)面層少一半水泥用量的貧混凝土。復(fù)合式水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)與施工，采用的是以半經(jīng)驗(yàn)公式為主，其基本假定是上下層板之間及下層板與地基之間都是絕對(duì)光滑接觸的彈性地基雙層板，而且不考慮雙層水泥混凝土路面板的實(shí)際內(nèi)力分布狀況。本工程路面結(jié)構(gòu)層的普通混凝土厚度為貧混凝土厚度的2.5倍，由于貧混凝土為不完全符合規(guī)范要求的集料鋪筑，配合比設(shè)計(jì)也就不合乎規(guī)范。這樣，貧混凝土的抗彎強(qiáng)度有可能過(guò)高，從而形成剛性基層，而在上下層面板之間又沒(méi)有設(shè)置隔離層，貧混凝土開(kāi)裂，就必會(huì)反射到面層。設(shè)計(jì)文件對(duì)貧混凝土施工未作具體的要求，施工單位只能參照相關(guān)施工辦法對(duì)貧混凝土施工按面層混凝土施工工藝，振搗密實(shí)，不切縫，不壓紋，人工光面，并嚴(yán)格控制10 cm厚度的貧混凝土及頂面高程，鋪麻袋灑水養(yǎng)護(hù)，半個(gè)月以后，才進(jìn)行混凝土面板的施工。實(shí)際上施工時(shí)，貧混凝土表面往往很難達(dá)到理論上光滑度的要求，面層混凝土澆筑成型后，與貧混凝土接觸的底面，也不可能光滑，加之貧混凝土在收縮過(guò)程中，產(chǎn)生巨大能量，由于貧混凝土與混凝土層間的摩阻力，貧混凝土開(kāi)裂后反射到面板，則在對(duì)應(yīng)處產(chǎn)生了由底板至板頂?shù)臋M向裂縫。

　　三、路面裂縫的處理

　　該工程路面裂縫的處理，經(jīng)施工單位與建設(shè)單位多次研究分析，一致認(rèn)同使用廣東省交通科研所研制的PCR水泥混凝土路面修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)。

　　1.路面縫寬較小，且間隙內(nèi)的泥沙量較少的裂縫的修補(bǔ)

　　(1) 縫寬大于0.5mm的小裂縫

　　a.用螺絲刀沿裂縫鑿開(kāi)寬3mm、深2mm的三角形槽口，并用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥0.7MPa)清縫。

　　b.據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度和所需的PCR凝固時(shí)間， 選定PCR配比，并進(jìn)行配制。

　　c.配制好后立即用滴管或針筒滴灌PCR。

　　d.縫灌滿后，用粒徑5mm的干凈篩分砂填滿槽口，并使砂內(nèi)充滿PCR。

　　e.用水泥粉將表面調(diào)成與水泥混凝土路面相同的色澤。

　　(2) 縫寬大于4mm的裂縫

　　由于PCR可能在硬化過(guò)程中產(chǎn)生收縮，因此在修補(bǔ)縫寬大于4mm的裂縫時(shí)，可直接用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥O.7MPa)清縫，然后用干凈砂填縫，調(diào)配并灌入PCR，最后用水泥灰調(diào)至與路面相同的顏色。

　　2.對(duì)路面大裂縫的修補(bǔ)

　　在對(duì)該路面裂縫的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)主線與匝道出現(xiàn)較長(zhǎng)與較寬的縱向和橫向裂縫，且受泥土污染較嚴(yán)重，此類裂縫可按下述方法修補(bǔ)：

　　a.用電鉆每隔20cm鉆一直徑為1cm，深為24cm的孔，并將鉆出混凝土粉收集好。

　　b.用高壓水反復(fù)清孔，干凈后，用紙皮加蓋，自然風(fēng)干至裂縫兩側(cè)混凝土完全干透，再用空壓機(jī)將裂縫內(nèi)吹干凈。

　　c.據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度及所需的PCR凝固時(shí)間， 選定PCR配比并配制PCR。

　　d.注入PCR，并用空壓機(jī)加壓，使PCR完全充滿裂縫，用級(jí)配良好的干凈細(xì)砂填孔，適當(dāng)攪拌，最后用收集的混凝土粉調(diào)至與路面相近的顏色。

　　通過(guò)該段路面的局部修補(bǔ)，證實(shí)PCR水泥混凝土路面修補(bǔ)材料硬化速度快，粘結(jié)抗折強(qiáng)度高，粘度低，滲透性強(qiáng)，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

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