铁路集装箱堆场砼面板早期开裂预防与处理
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【摘要】 铁路集装箱堆场混凝土硬化面积大，早期裂缝断板是铺面的主要病害之一，而且由于铁路集装箱堆码荷载重而且集中，所以它直接影响到铺面的使用寿命、外观以及安全。因此，在施工期间消除和减少水泥混凝土铺面早期裂缝现象尤为重要。结合重庆铁路集装箱中心站项目施工实际情况，对堆场早期裂缝产生的原因、预防及处理提出建议。
【中图分类号】 TU375.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）05-051-02
1 工程概况
重庆铁路集装箱中心站是率先开工建设的全国18个大型物流中心之一，是铁路集装箱网络中的重要组成部分。本工程铺面混凝24.5万平方、8.5万立方，混凝土铺面一共有四种结构类型，详见下表：
如此大面积、超厚度的砼铺面在铁路站场还是首次涉及，在混凝土面板浇筑完成后，未完全硬化和开放交通就出现了裂缝（称之为早期开裂或施工断板）是铺面的主要病害之一，防止裂缝的出现也是施工控制的难点。
2 施工工艺
2.1 熟悉施工图纸。
2.2 准备好槽钢、振动梁、插入式振捣棒、滚杠、振动抹平机、真空吸水机、切缝机、刻槽机等施工机具以及经纬仪、50m钢卷尺、3m检查尺等测量仪器。
2.3 根据设计给定的道路及场坪中线和边缘线进行现场实地测量，并复核基层的标高、横坡、纵坡以及平整度。
2.4 按工程实际情况开始试验段的施工，试验段选择货场边角偏僻的地段。试验段完成后项目部应组织人员对首段或样板段道路混凝土浇筑质量情况进行评估，以确定混凝土的工作性能、模板的安装方法以及拉杆、传力杆和加强筋的安装方法等技术措施。
2.5 将原材料进行送检和报验，不合格的材料不得使用。
2.6 根据本工程的特点结合试验段的情况制定有针对性的水泥混凝土道路和铁路货物站台面及堆货场铺面工程专项施工方案并按方案要求向操作工人进行书面技术交底。
2.7 施工工艺流程见下图[1]
3 早期裂缝产生情况
混凝土板浇筑后几天内出现的裂缝，称作早期裂缝。裂缝是混凝土面板的主要病害之一，防止出现早期裂缝是施工过程中保证混凝土质量的重要环节之一。混凝土面板的破坏都是从裂缝开始，随着使用年限的增加，荷载的重复作用，铺面会沿裂缝处逐渐发展、扩大，最后导致整个板体破坏。同时，由于裂缝的出现，地表水渗入到基层和土基的机会增加，使路基强度降低，也会加剧对混凝土面板的破坏作用。因此，在施工期消除和减少水泥混凝土面板的裂缝非常重要，断板率己成为控制混凝土面板施工质量的主要指标之一。
在2008年10月18日前，共施工砼面板4.5万平方，共2812块板，断板数量为32块，断板率为1.07%，远远超出了规范所允许的断板率0.2%[2]。通过对断缝的观察，存在以下几个共性：⑴95%断板出现在48cm厚砼铺面区域；⑵开裂断板现象均在砼施工后2～4天出现的；⑶开裂断缝在板块中部附近的较少，均距横向缩缝较近，经统计，距横向缩缝平均距离在1米以内；⑷开裂断缝均在一次浇注长度的1/4～1/3的位置。
4 断板原因及预防措施
如此高频率的断板，也引起了业主、设计单位、其它刚开工的集装箱项目的高度重视，通过我们积极请教专家，多次召开专题分析会，从混凝土质量（水泥品种、集料质量、搅拌时间、水灰比、外加剂、捣固质量、养护时间）、横向缩缝质量（切缝时间、切缝深度、传力杆安装质量）、施工长度、温度变化等各方面查找原因，研究解决的办法。
4.1 原因分析。
4.1.1 横向贯穿裂缝（断板）产生机理。横向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生垂直于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。混凝土抗拉强度很低，混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗干缩变形和温度变形的能力，这些变形所引起的拉应力，如超过了混凝土的极限抗拉强度时，就发生裂缝。也就是说，这些变形量超过了混凝土的极限拉伸应变值时，混凝土就产生裂缝，过大时则引起贯穿裂缝。
4.1.2 原因分析。发生第一块断板后，我们就从混凝土质量、横向缩缝质量、施工长度、温度变化等各方面查找原因，并加强了过程控制，水泥品种、集料质量、搅拌时间、水灰比、外加剂、捣固质量、养护方法、切缝时间也满足规范和试验要求；切缝深度、传力杆安装质量受施工人员人为因素及机械设备因素影响大，质量不易把控；施工长度、温度变化对砼收缩影响大，但可通过及时切缝来消除。
通过施工过程控制和裂缝发展分布规律的观察、分析、对比和总结，得出本项目产生断板的主要原因有四个：⑴切缝深度不足。当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。实践表明，切缝深度设计为板厚的1/4～1/5对于48cm厚砼面板是不够的。前期断板位置切缝深度相对较浅，切得太浅，混凝土截面的强度削弱得不够，造成混凝土内应力集中，面层上易产生裂缝。⑵传力杆处理不当。传力杆的质量控制主要有两点：传力杆的一端应涂涂料，以保证其伸缩距离；传力杆必须与路面平行且与缝垂直，以保证其伸缩方向。前者处理不好，缝端混凝土将被挤裂。后者处理不好，混凝土板伸缩时，传力杆对混凝土板产生压应力，引起混凝土板拉裂。⑶早晚温差过大，混凝土会产生体积膨胀和收缩现象，这种变形如受到限制，将会使混凝土内部产生内应力，就有可能产生裂缝。温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。当气温高时，上部强度的形成比下部要慢。在这样的情况下，面板强度的形成不同步，容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板，所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工，或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土体的表面始终保持潮湿，确保昼夜温差不至太大，以预防面板断裂[3]。⑷沟槽回填时要求不高，回填时有的部位一次回填成型，认为只要上面压实就行，其实压路机作用范围最多 30～50cm ，根本无法作用到50cm以下的地方，以后通过自生慢慢地沉陷下去。另外由于场地内检查井、雨水井、各种给排水、电力、信号灯管道非常多，埋层较浅，这些部位无法使用压路机进行分层碾压，只能采用小型打夯机进行打夯，过程中压实程度不够。
4.2 技术改进措施。在后续施工中有针对性的采取了如下措施：⑴控制每次浇注长度在50～80米范围，白天和晚上施工区断留施工缝；⑵采用新式切割机（最大可切30CM深），保证切缝深度在板厚1/4以上，且每隔三道缝深加深为板厚的1/3；⑶在传力杆一端改涂刷沥青，并严格控制沥青稠度、厚度和均匀度；保证其伸缩距离，可减小其对砼收缩的约束；⑷改进了传力杆打入设备，并经常校对传力杆打入设备，确保了传力杆与路面平行且与缝垂直；⑸对于回填不好的部位充分打夯处理，或挖开重新回填。确保压实度达到设计要求。
4.3 改进效果。通过采取上述改进措施，从10月18日开始至结束施工混凝土面层20万平方，共12432块板，只发现断板6块，断板率为0.05%。从当前情况来看，混凝土面层断板问题通过施工工艺的改变和施工过程的控制，基本得到了有效控制。
5 断板处理与修复方案建议
断板的处理，应根据其损坏程序的不同分别对待。处理断板的方法分为裂缝修补、局部修补、整块板更换三种。混凝土裂缝是最常见的工程病害，但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能。
5.1 整块板更换。对于部分斜度较大、裂缝较宽、裂块已经开始松动的断板以及边缘断缝板块应采用整板更换的措施。同时对基层材料的水稳裂缝部位做挖除补强处理。但此方法在凿除砼时可能对周边的传力杆有扰动。
5.2 裂缝修补。对于局部小断缝宜采用灌入粘结剂的方法修补。粘结剂材料有聚胺脂、聚硫环氧树脂、日产BI-GBOUT等高分子树脂工程材料[4]。修补工艺采用压力注浆法。
注浆工艺：低压注浆法修补混凝土裂缝的工序如下：裂缝清理粘贴注浆咀和封闭裂缝试漏配制注浆液压力注浆二次注浆清理表面。
5.3 局部修补。对于直断缝可采用裂缝处开槽（槽内浇注膨胀砼）、整板凿除18cm、整板布钢筋网片浇注的方法进行修补。此方法不会扰动周边传力杆。在公路工程中运用较广泛。
由于压力注浆法修补工艺要求高、处理过程外观难控制，建议慎重采用。我们出现的断板大部分采用的是方法三，个别采用的是方法二，通过后来开发交通后观测情况来看，处理效果良好，没有出现任何缺陷。
参考文献
1 刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，2004
2 水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003） [S].北京人民交通出版社，2004：20～30
3 严世勋等.码头堆场混凝土面板早期裂缝浅析及预防措施[J].水运工程，2002（9）：84～86
4 富文权等.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京：中国铁道部出版社，2002