浅析水泥混凝土桥面铺装裂缝成因及防治对策

2015-08-15白圣

科技视界 2015年4期

白圣

（江苏金堰交通工程有限公司，江苏泰州 225500）

0 概述

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用，其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关，一方面可分散荷载并参与桥面板的受力，另一方面起联结各主梁共同受力的作用；既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层，所以具有足够的强度和良好的整体性，并具有足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。

近年来，随着公路事业的发展，新建桥梁越来越多，梁桥特别是连续型梁桥，在各类立交桥中所占的比例越来越大。但在各种因素的影响下，桥面裂缝比较普遍，铺装层破坏也明显过早。道路路面和桥梁多以混凝土为面层，桥面铺装常见病害主要是不规则网状裂缝，或较长且比较规则的纵、横裂缝或裂纹，也有的是局部碎裂等病害。混凝土桥面铺装裂缝问题已成为一个非常复杂的问题，在全国范围内普遍存在，造成返工的也很多，到底是什么原因造成这么普遍的问题呢？工程界虽提出多种修补的方法，但很多在实际应用中效果不佳。桥面裂缝的发展和铺装层的破坏，应引起我们足够重视，应尽早进行处理，在施工过程中严格控制各道工序质量，尽量减少裂缝的产生和发展，以保证桥梁的使用寿命。

1 桥面铺装层裂缝成因分析

1.1 设计原因

桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零，现行规范中只给定了厚度的推荐值，工程界一直在各等级的公路中运用了几十年，随着交通量的增大，现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。在现有的桥涵设计规范中，未见对桥面铺装设计有明确的要求，设计人员在设计计算时，有的将防水混凝土层作为二期恒载参与计算，有的将它作为结构的一部分参与计算，无论采用怎样的计算模式，防水混凝土铺装层的施工是在桥面板的施工完成后进行，两次浇筑的混凝土粘结不充分，与上部结构一起参与计算不尽合理。

1.2 施工原因

1.2.1 梁板预拱度等控制不严

1）预制混凝土空心板梁放张时间过早（未达到规定的放张强度或弹性模量值偏低），导致空心板梁的反拱值大于设计值，其对桥面铺装层厚度产生影响，是引起桥面铺装过早开裂的重要原因。

2）由于施工工艺控制欠佳，预制过程中部分空心板梁的高度大于设计值，致使架梁后梁顶标高高低不均，造成铺装层厚度不均，局部厚度偏小的部位，因钢筋保护层厚度不足，桥面混凝土容易开裂。

由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测，或由于施工工艺控制欠佳，施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的，一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好，就会造成铺装层厚度不均，使有的地方厚度偏小。

1.2.2 原材料质量不达标

1）水泥：安定性不合格，游离的氧化钙含量超标，水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期。

2）砂、石骨料：砂、石粒径太小、级配不良、空隙率大，导致水泥和拌合水用量加大，不但影响混凝土的强度，且使混凝土的收缩加大；砂、石含泥量或云母含量高，将削弱水泥一骨料的粘结力，降低混凝土强度。

3）拌合水及外加剂：拌合水或外加剂中氯化物等质杂含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响，采用含碱的水源拌制混凝土，或采用含碱的外加剂可能对碱骨料反映有影响。

1.2.3 桥面铺装层与梁板结合面粘接不好

在桥面铺装层施工前没有将梁板表面的松散砂石粒、泥污等冲洗干净，梁板表面没有凿毛或者凿毛的密度不够，这些都大大降低了桥面铺装层与主梁表面之间的粘接力，破坏了混凝土的整体性，车轮的冲击和荷载的作用很容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

1.2.4 混凝土振捣不密实

桥面铺装因为厚度小，所以振捣时尽可能使用振捣梁进行振捣，确保混凝土的密实，不应单独使用插入式振捣器进行。

桥面铺装大面积混凝土浇筑时，钢筋网片之间的间距比较密，而且混凝土从干硬性，低动性，现场搅拌，转向集中搅拌，大流动性，泵送浇注。水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加。施工中由于振捣不密实，易出现空洞、蜂窝等现象，导致混凝土成型后出现裂缝及抗拉强度降低。

1.2.5 钢筋网片变位

目前桥梁施工项目中，桥面铺装层中多采用ф8或ф10钢筋，网距一般为10cm×10cm、15cm×15cm或20cm×20cm。钢筋焊网在进行绑扎和浇筑混凝土时，受到施工人员、运输机具碾踏和混凝土拌合物的自重压力，导致其变位，削弱了钢筋网的分布筋作用和承受荷载的能力，尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层，更容易因此而出现桥面裂缝等损坏。另外，混凝土罐车有时直接运送混凝土到作业面，造成钢筋网片的上部保护层变得很大，这也是造成裂缝的直接原因。

1.2.6 施工缝处理不当

桥面铺装时应力求少设施工缝。当桥面不宽时，以全幅一次浇筑为好；桥面较宽时候，也可以分幅浇筑。但不少施工队伍在进行桥面铺装时随意设置施工缝，且对施工缝的处理也不当（如不按规定凿毛等），在浇筑混凝土过程中，出现间歇时间过长（一般不应超过1h），又没有按规定设置施工缝。这些都严重地影响混凝土的连续性和整体性。

1.2.7 养护及拆模不当

桥面铺装施工时初期养生不够，使混凝土发生急剧干缩，也会导致桥面铺装层裂缝的发生。

混凝土构件在施工过程中，若对拆除支架施工工序不对，使混凝土构件产生瞬时动荷载，而这种瞬时动荷载会对结构产生巨大的冲击作用，也会产生裂缝。而此时产生的裂缝一旦发展成永久裂缝，在桥面通车后，随着动荷载的作用，也会使桥面铺装层过早的破坏。

1.3 混凝土收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成电裂状，形状没有任何规律。

2 减少桥面铺装层裂缝的对策

2.1 加强原材料质量控制

2.1.1 水泥

水泥进场后，应及时对安定性、强度等技术指标进行复检，合格后方可使用。

矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。

2.1.2 主骨料

骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等粗豪水率较小，收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大，收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

2.1.3 水及外掺剂

用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。

2.2 加强施工过程质量控制

2.2.1 振捣方式及时间

机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5～15s/次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。

对于温度和收缩引起的裂缝，增配构造钢筋也可明显提高混凝土的抗裂性。总之，加强振捣，可预防桥面铺装层裂缝的产生。

2.2.2 适时收水抹面

收水抹面的目的一是增加混凝土表面的密实度，二是使混凝土表面产生的细微裂缝愈合，但过度振捣和抹面，使水泥和细骨料过多上浮至表面，常使混凝土表面出现龟裂。收水抹面一般以三遍为宜。

2.2.3 设置定位钢筋

桥面铺装层的钢筋网过去常用混凝土垫块定位，垫块容易走位而失去定位作用。钢筋网片垫块间距过大或垫块小，使钢筋网片贴近铺装层顶面，致使保护层过厚，钢筋起不到应有的作用。采用钢筋段支撑定位则克服了这一缺点。定位钢筋采用＜10或者＜12的钢筋，长度6～12cm，双向间距约75cm。定位钢筋一端与钢筋网焊接，另一端支撑于梁面上，对钢筋网实行多点支撑。同时，施工中应避免人和机具在钢筋网上碾压，防止钢筋出现大的变形，对于封闭行人很困难的桥梁，应采取半幅施工的方法，避免行人在已绑扎好的钢筋网上通行。

2.2.4 合理设置伸缩缝

在桥面铺装完工24h内宜在横向和纵向用混凝土切割机切出假缝，防止温度和收缩裂缝的出现。虽然没有明确要切纵向假缝，但根据施工经验和大多裂缝的实际情况，纵向切缝也是必要的。

2.2.5 养护方法

良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然方式混凝土收缩要小。但蒸汽养护不适用于现场施工，所以在平时施工过程中的养护，一定要加强塑料布的覆盖，保持潮湿。特别是夏天的气温尤其要注意养护。

2.3 加强养护管理

混凝土终凝前，在干热或刮风天气使混凝土表面水分蒸发过快，混凝土表面产生急剧的体积收缩，此时混凝土还没有强度，表面将出现龟裂；混凝土在养护一段时间后出现干燥收缩裂缝，往往为表面性的较浅较细裂缝。上述裂缝产生的主因是混凝土养护不周。因此，养护期内一定要注意保持铺装层的湿度，一般可覆盖土工布并及时喷洒淡水保持表面湿润。注重混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂进行养护。