浅谈桥面铺装裂缝成因与防治措施

彭小文

（中铁二十四局集团西南建设有限公司，四川成都 610052）

0 引言

现阶段我国很多地区的经济条件已经较为发达，市民的交通出行更加便捷，交通运输量也在增多，因此需要修筑大量的桥梁工程。水泥混凝土作为常见的建筑材料，普遍应用在桥梁工程中桥面施工。但受各类因素的影响，许多的混凝土桥面铺装在使用一段时间后出现裂缝，甚至在未使用时就已经出现细微的裂缝，这对混凝土桥面中的相关铺装层（水泥层面的铺装层等）性能造成不良影响，并且桥梁后续正式投入使用后同样容易影响道路通行性能。近年来，混凝土桥面铺装开裂问题已逐渐引起相关科研工作者关注，桥面铺装开裂问题已经纳入研究范畴，近年来的系列研究成效显著，但仍未能在根源上彻底解决问题，相关研究仍需继续。因此，需要继续研究桥面容易开裂的原因以及最大程度上避免裂缝产生的方法。研究桥面的裂缝问题有助于提升路桥工程的质量，使路桥更加稳定、安全、舒适，使用寿命更长[1]。

1 工程案例

在我国某市的桥梁工程中，对于桥梁的桥面，桥梁顶面布置：0.55m（护栏）+11.7m（机动车道）+0.55m（护栏）+0.4m（中间分隔带）+0.55m（护栏）+11.7m（机动车道）+0.55m（护栏），桥梁荷载等级-Ⅰ级。桥梁采用预制T 型桥梁，单跨长度30m，高度2m。桥梁裂缝的具体位置在桥梁的左侧区域，桥梁左侧区域的桥面已经出现明显的裂缝，所铺装的混凝土表面裂缝呈龟状形态分布，经现场调查核实，裂纹宽度主要为0.1～0.5mm，部分裂纹宽度0.5～1mm，深1～8cm，裂缝位置严重的为负弯矩张拉处。

2 桥面混凝土裂缝成因

在仔细了解桥面的施工全程后，结合施工人员的铺装实际情况，与施工时桥面的实际开裂情况，进行钻芯取样判断裂缝原因，最终判断出桥梁表面开裂原因包括混凝土原因、桥面厚度不均匀的原因、施工工艺原因、施工组织原因等。同时开裂受外界因素的影响，如气温过高、过于干燥，混凝土养护时温湿度不合理等。

2.1 混凝土原因

因混凝土为C50，属于高性能混凝土，通常情况下在拌制混凝土时为提升混凝土性能，通过降低水与所有胶凝材料用量的比值，并且拌制时添加相关的外加剂与无机矿物粉末等。但上述的水与所有胶凝材料在拌制混凝土时，容易产生自由水分少的问题，并且水泥混凝土的强度上升较快，加速自由水分流失，出现水分短缺的情况，使其自收缩力不断加大，继而出现混凝土开裂的不良情况，混凝土的耐久性能与强度均会下降。因此，在浇筑完混凝土后要及时采取有效的养护措施进行养生[2]。

2.2 桥面铺装厚度不均匀

预制梁片未考虑横坡控制，相邻梁片架设高差大，桥梁整体不在一个平面上，桥面混凝土出现厚度不一致的现象，梁片凿毛效果不佳，导致相关的混凝土界面摩擦力不断增大、新浇混凝土与原有的混凝土产生不均匀变形，在厚度过低或不同薄厚的连接处，会产生容易先受到破坏的截面，混凝土的收缩拉应力较高，如果直接承受收缩拉应力，混凝土的整体抗压作用力会失衡，容易先受到破坏的截面就会出现裂缝，并且开裂情况容易进一步恶化。

2.3 施工工艺原因

（1）由于施工过程中天泵架设位置与浇筑位置同一幅，使得桥面中间处网片只能过程中铺设，从而梁片表面预埋门字筋未能完全撬起，并且整桥钢筋网片保护层控制不严，相邻桥面钢筋保护层不均匀，网片与门字筋连接固定不牢固，导致混凝土整体性、抗疲劳能力降低。

（2）多数情况下桥面铺装施工为昼间，且温度不断升高，摊铺过后抹光收面间隔时间长短不一，把控不合理，水分蒸发较快，容易导致混凝土开裂，抹面过程中补救效果不佳。

（3）外界供水养护不及时，且高温天气下，高标号混凝土水分的渗透性能下降、同时会产生较强的收缩作用力而出现开裂问题，未能提供不间断的养护，且养护不到位，未能完全、及时覆盖薄膜与土工布。

2.4 施工组织原因

因路基马道需要及时回填，而架梁及路面施工需要保证道路畅通，桥面铺装需要及时通车，养护时间短，交通压力大，通车荷载大，加剧裂缝的产生。

3 处理方案

在处理过程中，把潜在的质量问题彻底处理，避免影响已完成桥梁结构安全。并且对于桥梁本身，需要注意避免破坏未发生开裂部分的铺装层，尽量缩小扰动范围，保持整体稳定性。目前针对混凝土表面细微裂缝和清晰裂缝及通缝处理的处治工艺有两种：①表面喷砂完毕后，在表面铺设热沥青与高性能路面裂缝处理材料，形成良好的夹层吸收应力。②采用YJ-401 灌浆树脂，通过自动化的低压灌浆进行处理。以0.5mm 为裂缝标准宽度，当裂缝大于或等于0.5mm 宽度时，采用YJ-401 灌浆树脂自动低压灌浆法修补方式；当裂缝宽度小于0.5mm 时，可采用喷砂完毕后同样可以铺设沥青与高性能路面裂缝处理材料。具体处理方案如下。

3.1 细微裂缝处理

如果裂缝尺寸小于0.5mm，并且裂缝并无明显方向变化感，可以适当减小处理力度，将裂缝的表面加以简单封堵。首先施工人员需要对桥梁桥面进行喷砂处理，随后将桥梁表面彻底打扫，清除灰尘杂质与障碍物，清扫干净后在表面可以铺设热沥青与高性能路面裂缝处理材料，能够形成良好的夹层吸收应力，促使桥梁路面的应力不断下降，具有良好的防水功能，避免水分的渗透蔓延对路面造成破坏，并且能够有效降低混凝土路面的反射裂缝，向沥青等其他面层的传播速度。此外，此过程中所采用的高性能路面裂缝处理材料属于是一种聚丙烯类型与滚卷类型，通常情况下在路面的沥青面层与桥面铺装层中进行铺设，能够将桥面不同结构层、面层的应力进行分散处理，基层的裂缝反射情况下降，最终能够有效防水[3]。细微裂缝处理施工流程如图1 所示。

图1 细微裂缝处理施工流程

该处理方法具有以下优点：①防裂基布具有防渗、防水、密封效果。②防裂基布铺设在桥面混凝土与沥青混凝土之间作为应力吸收层，能降低路面表面应力。③能良好连接上下结构层。处理结构示意图如图2 所示。

图2 处理结构示意图

3.2 清晰裂缝及通缝处理

针对清晰的裂缝及通缝，可以将YJ-401 型号灌浆类型的树脂，通过自动形式进行低压灌浆处理。此类型的材料在实际应用过程中，通常适用于混凝土结构裂缝较小的情况下，具有不容易产生收缩变形、强度等级高、良好的柔韧性、环境适应力优等方面的优势应用特点，并且对于桥梁表面，适合应用灌注在0.5mm 以上宽度的裂缝中。

（1）工艺流程。清晰裂缝及通缝处理施工流程如图3 所示。

图3 清晰裂缝及通缝处理施工流程

（2）材料配备。①按甲:乙=4:1 的比例混合搅拌均匀即可使用。②对于桥梁裂缝的真实宽度，结合实际施工情况，选择合适的环氧树脂混合液进行灌注处理，在液剂中可以进行适当的稀释处理，例如，添加丙酮、二甲苯等试剂进行稀释，或添加相关的专用稀释剂，防止出现树脂黏性过强的情况，降低灌注难度。③建议合理控制材料，避免一次配备材料500g 以上，根据施工进度灵活调节配备数量。

（3）施工方法。①基层处理，施工人员在喷砂结束后，需要将裂缝表面的灰尘杂质进行彻底清除，随后在保证表面充分干燥与足够牢固后，每15～20cm 的间隔对注入口进行标记处理，选择位于宽度较大、有利开口的区域加以标记。②将底座粘贴牢固，在封闭裂缝之后，施工人员需要使用YJ-400 类型的封缝胶进行粘贴，能够促使胶剂快速干燥，在之前标注好的注入口区域对底座进行粘贴处理，并将胶剂在沿裂缝表面进行不断的涂刮，涂刮后预留充足的宽度，保障裂缝粘牢封严。③配制树脂，连续注胶按比例配制YJ-401 灌浆树脂，直接吸入树脂到灌浆器中旋紧于底座上，松开拉手进行注胶。树脂不足可反复补充，直至注满全部裂缝。④在注胶结束后，需要将之前使用过的灌浆工具进行拔除，对于基层在灌注结束后需要迅速将灌浆器进行拆除处理，之后进行仔细清洗，使用酒精等物品进行清洗处理，在树脂彻底凝固后，将底座及堵头等敲除，并使用砂轮机对桥梁表面残留的胶进行打磨消除。

4 预防及控制措施

对于已出现裂缝的桥面铺装层，采用以上方法进行处理，为保证后续工程质量，在施工过程中加强控制，具体方法如下。

4.1 混凝土配合比的控制

拌和站的相关工作人员，需要控制混凝土各种原材料比例，根据砂石料的实际含水量等情况，选择具体的水量，再对混凝土的坍落度情况与拌和时间等进行控制，拌和时间每盘需要超过120s，以保证混凝土出厂时质量达标[4]。

4.2 施工工艺的控制

（1）梁片预制时注意横坡控制，高度重视混凝土的表面凿毛，增加混凝土表面粗糙度，使新旧混凝土具备良好的黏结力，严格梁片门字筋的预埋规范。梁片架设时严格控制相邻梁片间的高差并及时测量复核，施工过程中同样需要进行凿毛，凿毛表面较为平整的混凝土，使表面能够更加粗糙，使新旧混凝土均能具备良好的黏结力。

（2）对于铺装层的施工，在正式开始施工之前，需要清除灰尘杂质，将梁顶面的油污、质地较为松散的混凝土、浮浆等彻底清理，然后进行钢筋网片铺设。

（3）加密钢筋网片的支垫，把梁顶面预埋钢筋撬起与网片进行点焊或用废钢筋头支垫，确保不受施工人员及混凝土自重等影响，导致钢筋网片下沉；同时控制好铺装层上保护层厚度不宜过大，降低钢筋网片的抗裂能力。

（4）在磨光完成后及时覆盖一层薄膜和一层土工布，并后期及时进行保湿养护，土工布保证常湿。

（5）改变天泵架设位置，使之不与混凝土浇筑位置在同一幅。

4.3 优化施工组织

（1）严格控制重型车辆、大型机械的通行速度，养护期间完全封闭两侧道路，禁止所有车辆通过。

（2）合理组织，并及时和搅拌站沟通，避免混凝土不能及时到场或者移动天泵导致混凝土罐车积压；及时反映混凝土的性能，遇到问题立即处理，保证现场浇筑混凝土的性能良好。

（3）加强对现场管理人员的考核，增强管理人员的责任心[5]。

5 结论

综上所述，整体水泥混凝土桥面铺装中，裂缝出现的原因包含多方面。经分析，主要应从混凝土配合比控制、施工工艺控制以及施工组织优化等方面进行防治。同时，在施工过程中，需要加强对施工材料、方法、混凝土浇筑完成后养护管理的控制，并合理规划施工，优化施工方案等，从而确保裂缝问题能够得到有效预防，进而提高桥梁的整体施工质量。