淺談PCR修補水泥混凝土路面裂縫
發布時間：2014-02-25 共1頁
一、工程概況
承德市東環城公路K2+380——K4+990段采用復合式水泥混凝土路面，路面結構為：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年間已出現了面積的混凝土面板開裂。通過對路面進行調查、統計、分析，發現路面裂縫有以下特點：
a.路面裂縫絕多數為距縮縫lm以內的橫向裂縫，局部路面則出現較長較寬的縱向和橫向裂縫。b．裂縫寬度多為0．5—3mm，板個別的路面縱向裂縫長達40m，寬度于10mm。c．所有裂縫的深度同板厚一致，裂縫左右混凝土面層沒有高低臺階錯位，未見有不均勻沉降。d．裂縫出現處的貧混凝土基層部分同時拉裂。
二、裂縫產生原因分析
1.混凝土在硬化過程中產生體積收縮
混凝土無論強度高低，在初凝以后形成強度過程中，均要散發量的水化熱，水份蒸發混凝土體積收縮。而體積一旦收縮，混凝土板在無誘導切縫的情況下會自動斷裂。路面施工規范要求：為避免橫向裂縫產生，應及時設置橫向縮縫。該路面采用切縫機切割形成縮縫，而且切割時間在24h內，深度為6 cm，滿足施工規范要求。但是混凝土收縮主要發生在初凝階段，因而當混凝土的強度達到設計強度25％以上時，往往混凝土收縮主要階段已發生，故可能在還未開始切割縮縫時，橫向裂縫已產生。
2．溫度翹曲應力與荷載應力的共同作用
承德地區早晚溫差較，東環路面施工是在4月至10月，日氣溫在6-35℃間。白天混凝土板頂部溫度于底部溫度，頂部相對于中心軸來說趨向于伸長，在頂部產生了壓應力；夜間溫度下降，混凝土板底溫度高于板頂溫度，在頂部產生拉應力。混凝土在溫度翹曲應力長期作用下，必會產生裂縫，而早期的細微裂縫在車輛荷載作用下，逐漸擴成明顯的裂縫，加上車輪重復作用于縱向連接薄弱處，從而形成了較長較寬的縱、橫向裂縫。
3.復合式水泥混凝土路面設計與施工不完善
路面裂縫的產生除上述原因外，也可能是路面結構層設計不完善，或未按設計要求施工造成的。該路面采用的是復合式水泥混凝土路面，即面層為水泥混凝土路面，基層為相對面層少一半水泥用量的貧混凝土。復合式水泥混凝土路面的設計與施工，采用的是以半經驗公式為主，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際內力分布狀況。本工程路面結構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范要求的集料鋪筑，配合比設計也就不合乎規范。這樣，貧混凝土的抗彎強度有可能過高，從而形成剛性基層，而在上下層面板之間又沒有設置隔離層，貧混凝土開裂，就必會反射到面層。設計文件對貧混凝土施工未作具體的要求，施工單位只能參照相關施工辦法對貧混凝土施工按面層混凝土施工工藝，振搗密實，不切縫，不壓紋，人工光面，并嚴格控制10 cm厚度的貧混凝土及頂面高程，鋪麻袋灑水養護，半個月以后，才進行混凝土面板的施工。實際上施工時，貧混凝土表面往往很難達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程中，產生巨能量，由于貧混凝土與混凝土層間的摩阻力，貧混凝土開裂后反射到面板，則在對應處產生了由底板至板頂的橫向裂縫。
三、路面裂縫的處理
該工程路面裂縫的處理，經施工單位與建設單位多次研究分析，一致認同使用廣東省交通科研所研制的PCR水泥混凝土路面修補材料進行修補。
1.路面縫寬較小，且間隙內的泥沙量較少的裂縫的修補
(1) 縫寬于0．5mm的小裂縫
a．用螺絲刀沿裂縫鑿開寬3mm、深2mm的三角形槽口，并用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥0．7MPa)清縫。
b．據現場溫度和所需的PCR凝固時間， 選定PCR配比，并進行配制。
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，并使砂內充滿PCR。
e．用水泥粉將表面調成與水泥混凝土路面相同的色澤。
（2） 縫寬于4mm的裂縫
由于PCR可能在硬化過程中產生收縮，因此在修補縫寬于4mm的裂縫時，可直接用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥O．7MPa)清縫，然后用干凈砂填縫，調配并灌入PCR，最后用水泥灰調至與路面相同的顏色。
2.對路面裂縫的修補
在對該路面裂縫的調查中，發現主線與匝道出現較長與較寬的縱向和橫向裂縫，且受泥土污染較嚴重，此類裂縫可按下述方法修補：
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．用高壓水反復清孔，干凈后，用紙皮加蓋，自然風干至裂縫兩側混凝土完全干透，再用空壓機將裂縫內吹干凈。
c．據現場溫度及所需的PCR凝固時間， 選定PCR配比并配制PCR。
d．注入PCR，并用空壓機加壓，使PCR完全充滿裂縫，用級配良好的干凈細砂填孔，適當攪拌，最后用收集的混凝土粉調至與路面相近的顏色。
通過該段路面的局部修補，證實PCR水泥混凝土路面修補材料硬化速度快，粘結抗折強度高，粘度低，滲透性強，使用方便的優點。
承德市東環城公路K2+380——K4+990段采用復合式水泥混凝土路面，路面結構為：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年間已出現了面積的混凝土面板開裂。通過對路面進行調查、統計、分析，發現路面裂縫有以下特點：
a.路面裂縫絕多數為距縮縫lm以內的橫向裂縫，局部路面則出現較長較寬的縱向和橫向裂縫。b．裂縫寬度多為0．5—3mm，板個別的路面縱向裂縫長達40m，寬度于10mm。c．所有裂縫的深度同板厚一致，裂縫左右混凝土面層沒有高低臺階錯位，未見有不均勻沉降。d．裂縫出現處的貧混凝土基層部分同時拉裂。
二、裂縫產生原因分析
1.混凝土在硬化過程中產生體積收縮
混凝土無論強度高低，在初凝以后形成強度過程中，均要散發量的水化熱，水份蒸發混凝土體積收縮。而體積一旦收縮，混凝土板在無誘導切縫的情況下會自動斷裂。路面施工規范要求：為避免橫向裂縫產生，應及時設置橫向縮縫。該路面采用切縫機切割形成縮縫，而且切割時間在24h內，深度為6 cm，滿足施工規范要求。但是混凝土收縮主要發生在初凝階段，因而當混凝土的強度達到設計強度25％以上時，往往混凝土收縮主要階段已發生，故可能在還未開始切割縮縫時，橫向裂縫已產生。
2．溫度翹曲應力與荷載應力的共同作用
承德地區早晚溫差較，東環路面施工是在4月至10月，日氣溫在6-35℃間。白天混凝土板頂部溫度于底部溫度，頂部相對于中心軸來說趨向于伸長，在頂部產生了壓應力；夜間溫度下降，混凝土板底溫度高于板頂溫度，在頂部產生拉應力。混凝土在溫度翹曲應力長期作用下，必會產生裂縫，而早期的細微裂縫在車輛荷載作用下，逐漸擴成明顯的裂縫，加上車輪重復作用于縱向連接薄弱處，從而形成了較長較寬的縱、橫向裂縫。
3.復合式水泥混凝土路面設計與施工不完善
路面裂縫的產生除上述原因外，也可能是路面結構層設計不完善，或未按設計要求施工造成的。該路面采用的是復合式水泥混凝土路面，即面層為水泥混凝土路面，基層為相對面層少一半水泥用量的貧混凝土。復合式水泥混凝土路面的設計與施工，采用的是以半經驗公式為主，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際內力分布狀況。本工程路面結構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范要求的集料鋪筑，配合比設計也就不合乎規范。這樣，貧混凝土的抗彎強度有可能過高，從而形成剛性基層，而在上下層面板之間又沒有設置隔離層，貧混凝土開裂，就必會反射到面層。設計文件對貧混凝土施工未作具體的要求，施工單位只能參照相關施工辦法對貧混凝土施工按面層混凝土施工工藝，振搗密實，不切縫，不壓紋，人工光面，并嚴格控制10 cm厚度的貧混凝土及頂面高程，鋪麻袋灑水養護，半個月以后，才進行混凝土面板的施工。實際上施工時，貧混凝土表面往往很難達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程中，產生巨能量，由于貧混凝土與混凝土層間的摩阻力，貧混凝土開裂后反射到面板，則在對應處產生了由底板至板頂的橫向裂縫。
三、路面裂縫的處理
該工程路面裂縫的處理，經施工單位與建設單位多次研究分析，一致認同使用廣東省交通科研所研制的PCR水泥混凝土路面修補材料進行修補。
1.路面縫寬較小，且間隙內的泥沙量較少的裂縫的修補
(1) 縫寬于0．5mm的小裂縫
a．用螺絲刀沿裂縫鑿開寬3mm、深2mm的三角形槽口，并用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥0．7MPa)清縫。
b．據現場溫度和所需的PCR凝固時間， 選定PCR配比，并進行配制。
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，并使砂內充滿PCR。
e．用水泥粉將表面調成與水泥混凝土路面相同的色澤。
（2） 縫寬于4mm的裂縫
由于PCR可能在硬化過程中產生收縮，因此在修補縫寬于4mm的裂縫時，可直接用鋼絲刷，高壓氣(氣壓≥O．7MPa)清縫，然后用干凈砂填縫，調配并灌入PCR，最后用水泥灰調至與路面相同的顏色。
2.對路面裂縫的修補
在對該路面裂縫的調查中，發現主線與匝道出現較長與較寬的縱向和橫向裂縫，且受泥土污染較嚴重，此類裂縫可按下述方法修補：
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．用高壓水反復清孔，干凈后，用紙皮加蓋，自然風干至裂縫兩側混凝土完全干透，再用空壓機將裂縫內吹干凈。
c．據現場溫度及所需的PCR凝固時間， 選定PCR配比并配制PCR。
d．注入PCR，并用空壓機加壓，使PCR完全充滿裂縫，用級配良好的干凈細砂填孔，適當攪拌，最后用收集的混凝土粉調至與路面相近的顏色。
通過該段路面的局部修補，證實PCR水泥混凝土路面修補材料硬化速度快，粘結抗折強度高，粘度低，滲透性強，使用方便的優點。
