论桥梁施工中防水及裂缝的技术质量问题分析与对策

贾 燕

(衡水公路工程总公司)

1 桥面柔性防水材料技术性能要求

桥面防水材料分类，国内外对桥面防水材料的分类方法也很多，主要有薄膜类、卷材类(包括材)和涂膜类。沥青类防水材料使用较早，因此也有将其单独作为一类的。其中最常见的是将其分为两大类，即卷材类和涂膜类。其中，卷材类防水材料是指工厂预制生产成型的材料，使用时被粘到桥面板上形成连续的防水膜。具体又可分为沥青防水材料、改性沥青防水材料和合成高分子防水材料。涂膜类是指由一组分或两组分经水分或有机化学溶液处治形成，使用时涂到桥面上，固化后形成具有相当厚度的防水膜，有时在涂层之间铺有胎体增强材料来提高其抗拉强度。常用的胎体增强材料包括各种有机织物和玻璃纤维等，目前使用最多的是聚酷无纺布。

1.1 防水材料现场施工技术研究

桥面防水层的施工是在特定的环境里对防水材料的一次再加工，工程质量受场地、气候、施工条件等各方面的影响。而同时它又是由施工人员、施工机械、防水材料共同参与的一项工作，因此有必要在试验工程的基础上对施工技术加以总结和改进研究，提出一套完善的施工技术，可以良好的调配这几方面因素，使它们能与施工环境相互协调，充分发挥各自的作用。

1.2 沥青层摊铺的施工技术

沥青层摊铺阶段对防水层施工质量影响最大的因素是沥青层的级配和摊铺温度。当沥青混合料的粒径较大时，对防水层产生刺破、粘带的可能性会增大，根据室内模拟碾压试验的结果规定对于卷材类和加胎体的防水材料，面层不宜采用粗粒式的沥青混凝土：不加胎体的涂膜类材料，面层最好采用细粒式的沥青混凝土，特殊情况时也可采用中粒式。在摊铺过程中必须对摊铺温度随时检测，一旦发现温度不符合要求(没有达到防水材料的最佳粘结温度)要及时中止。检测的温度包括沥青混合料在运料车内的温度、松铺时温度、压实过程中的温度和整个过程中防水材料表面的温度。如果混合料在运料车内的温度过低，则根本不能保证摊铺碾压温度，应考虑选择较近的拌和站，如果条件受限，运输路程较远时，一定要加强保温措施;沥青层摊铺和碾压时的温度是最关键的，直接决定着防水层与沥青层的粘结状况，所以在施工过程中要严格控制，发现温度不符合要求时必须及时中止，采取相应措施。

在摊铺机刚刚经过，热混合料被烫平板振压成型后，就立即将温度计插入沥青层中间，并开始观察记录数据，插温度计时要迅速、直接，不要将混合料内部的热量散失，待压路机复压开始时再将温度计拔出;防水层表面和下面温度的检测结果可以为评价防水材料使用条件提供依据，检测时选择若干点，将温度计插入防水薄膜下面，并在每个检测点处放置一个温度计在防水薄膜的上面，从摊铺机经过检测点，有热混合料铺上时开始记录数据。

检测这些温度用普通的玻璃温度计是不行的，建议采用热电偶温度计，此种温度计包括数据采集器和不锈钢的探头，测量温度时将探头插入待侧物体内部，数据可在数据仪上直接读出，具有读数方便、灵敏度高、耐久性好的特点，不锈钢的热传感器可以抵抗施工车辆的碾压，适合工程中的使用。

除了控制摊铺温度以外，在施工时还必须做好施工组织。在摊铺过程中运料车要一趟趟地将混合料送到摊铺机处，如果拌和站在桥的另一端，运料车不可避免地就要在已铺有防水材料的桥面上经过。这时，要减少车辆对防水材料的损伤，应在桥端竖立“缓慢行驶”的标志牌，并将桥面上车辆行驶的路途中的障碍清除，遇到伸缩缝在摊铺沥青层之前已装好的情况时，要注意保护伸缩缝，并用铁板或木板搭在伸缩缝上形成斜坡，使得车辆能匀速通过，避免了车辆在桥面上频繁地启动和刹车：另一方面，还应派专人负责清扫从每辆运料车上落下的集料，如有遗漏，散落的集料就会被后面的车辆碾压，嵌入防水层中，严重的还会将防水材料刺破。

2 桥梁施工裂缝的成因及对策研究

桥梁施工过程中，很容易出现裂缝。裂缝的出现不仅仅影响工程质量甚至会导致桥梁垮塌。混凝土开裂经常困扰着我们桥梁工程技术人员。其实，如果采取有效的施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。混凝土裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。本文将分析桥梁混凝土施工裂缝的主要原因和防治措施。

2.1 桥梁施工裂缝的成因

桥梁混凝土裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

(1)荷载引起的裂缝。荷载裂缝产生的原因在于施工过程中，不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

(2)温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

(3)冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30% ～50%。冬季施工预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

(4)施工材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

(5)施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

2.2 裂缝处理

(1)表面修补法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

(2)灌浆、嵌缝封堵法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

(3)结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

(4)混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

(5)电化学防护法。电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

［1］ 中华人们共和国行业标准.公路沥青路面设计规范［M］.人民交通出版社，1997.

［2］ 中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范［M］.人民交通出版社，1994.

［3］ 周国钧等.混凝土工程裂缝调查及外强加固技术规程［M］.地震出版社，1992.