水泥混凝土路面切缝时机和深度的分析与研究

    摘 要：水泥混凝土路面在中国已经得到广泛的使用，但是也出现了很多的问题，例如：路面的裂纹，坑槽，剥落，松散等。切缝是水泥混凝土施工中相当重要的一个环节，通过对混凝土路面养护时间、混凝土路面的抗拉强度、切缝的方式、环境温度等的分析，从而确定最佳切缝的深度、时间，制定出合理的切缝方案，保证作业质量，延长路面的使用寿命。 
　　关键词：抗压强度 负温度梯度 切缝机 均匀温缩 

　　切缝机是靠动力驱动锯片来完成切割任务的。按动力分类为：电动切缝机，以电机作为动力源；柴（汽）油切缝机，以柴（汽）油机作为动力源；液压切缝机，以液压马达作为动力源。电、液切缝机各有自己的优缺点。按重量分类：可分为重、中、轻型切缝机。

　　切缝时间一直是路面施工着重考虑的一个因素，切缝是一个不容忽视的一个环节，假如切缝时间没有控制得当，那么将造成很大的损害。如果切缝时间过早，混凝土强度不足以达到切割强度要求，容易造成缺边掉角的现象。如果时间过晚，温度产生的应力不能够得到及时的释放，当其应力超过混凝土的抗折强度极限时，就会造成断板的现象。这两种情况中的任意一种发生的话，切缝也就失去了意义，因此准确控制切缝时间是相当重要的，切缝时间与温度有着很大关系，同一时间不同的温度，其切缝时间也不会相同的。一般情况下，切缝时间不应超过24小时。 

　　影响路面最佳切缝时间的因素很多，但是混凝土强度影响优为突出，进一步说就是由水泥混凝土强度随时间增长规律而确定的。为确定水泥混凝土强度随龄期 （ T・t ） 增长的函数关系，我们通过在施工现场制作水泥混凝土立方体试件试验，将其试验结果绘制成水泥混凝土路面板抗压强度随龄期增长关系曲线。 

　　为确定混凝土路面板的最佳切缝时间 （龄期），现将最佳切缝强度绘制到图1曲线上，从图中可看得到如下结论：允许最短切缝时间280/（℃・h），允许最长切缝时间310/（℃・h）。另外如果我们想更准确的来确定切缝时间，在切缝时还应考虑一些因素，例如：现场使用的设备、一些施工标准等等。就具体来说，不同的锯片，不同使用材料的路面等，所需要的切缝时间也不相同，我们可以根据切缝的机理，方式，来得出更准确的结论。另外对于硬切缝，切缝时间更控制，不能单用规定最长切缝时间的方法控制，而是采用温度小时方法控制更好一些。 

　　不合理的切缝深度对路面的施工有着很大的影响，对路面的使用寿命也有着相当重要的影响，从而导致混合料不能充分发挥其本身应有的潜能，造成浪费的资源。进一步说，如果在施工过程中切缝的深度过深，既造成锯片的大量磨损，又浪费了大量的人工劳动，还不能起到应有的效果。如果切缝的深度过浅，不能保证面板在相应的位置发生断裂，从而失去了切缝的意义，所以合理控制切缝深度有着不可替代的作用，也是施工过程中不可缺少的考虑因素之一。 下面考虑轴向力和弯矩作用时，即两种温度分布（均匀温缩、负温度梯度）下，路面的切缝深度。 

　　相对切缝深度与温度有着一定的关系，我们可以根据不同温度来确定该温度下的相对切缝深度，根据相应的公式可以得到相对切缝深度a/h与变温的关系图。 
　　 
　　随着切缝深度的增加，温差变化越小，反之，变化越大。在切缝深度一定时温差变化也不大，几乎保持不变，当温差一定时，切缝时间与深度也没有必然的关系。 

　　负温度梯度是指从外到里，温度会发生变化，也就是类似于楼梯一样，逐渐降低。根据相关公式可知翘曲应力作用下路面相对切缝深度a/h和温度的关系与均匀变温时相似，可得出相似的规律。翘曲应力与收缩应力相比而言，与切缝深度没有太大的关系。前提是在两种不同温度载荷的情况下，再把以上得到路面的切缝深度叠加，所得到的路面就是受翘曲应力和温度收缩应力的共同作用时温度和相对切缝深度a/h的关系。根据实际情况与经验可知，路面温度一般都在十度以上，建议至少在0.15小时以上。根据路面切缝断裂力学模型，知道了预估温度分布，混凝土的断裂韧度和混凝土面层的厚度，就可以科学地确定合理切缝深度。

　　在路面施工过程中，由于外界因素很难控制，特别是气象条件，所以切缝的时间也不尽相同。从上述分析可得，当温差很大时，建议采用低限值2.5 M Pa。当温差变化不大时（10℃以内），建议采用极限值即310 M Pa。随着面板板厚的不同，所需相对切缝深度也不一样。对于水泥混凝土路面而言，相对切缝深度保持在1/4是能够满足的，即完全能保证相应切缝位置的断裂。 

图文源自：中国论文网