橋面鋪裝層早期裂縫的分析與研究

姚 凱 ，李 根

1.山西省交通廳重點(diǎn)辦，山西 太原 030006

2.山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030006

橋面鋪裝是橋面系的一部分，它鋪筑在橋面系的上部。主要用來防止行車荷載直接作用于橋面板，并擴(kuò)散荷載，防止主梁遭受雨水侵蝕，同時(shí)為車輛提供平整、耐久的行駛表面。

山西境內(nèi)的大部分高速公路，橋梁的橋面鋪裝均采用瀝青混凝土加鋪水泥混凝土防水層的結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)組合及材料組成來看，屬典型的“剛?cè)釓?fù)合”式路面結(jié)構(gòu)。如果鋼筋混凝土橋面鋪裝層開裂就很容易引起反射裂縫，就會(huì)對(duì)瀝青混凝土鋪裝層造成破壞。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，可以較好的控制平整度，行車舒適。其缺點(diǎn)：鋼筋混凝土橋面鋪裝層的厚度10cm左右、鋼筋網(wǎng)保護(hù)層的厚度不小于25mm均較小，在進(jìn)行橋面鋪裝施工時(shí)很難控制。就大右高速公路建設(shè)為例，沿線橋梁眾多，且大中橋比例較大，因此橋面鋪裝是本項(xiàng)目建設(shè)管理控制的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。下面就鋼筋混凝土橋面鋪裝層早期裂縫的形成原因和預(yù)防措施談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

1 鋼筋混凝土橋面鋪裝層早期裂縫形成的原因

1.1 鋼筋混凝土表面的干燥收縮

在干熱環(huán)境或大風(fēng)天氣施工橋面鋪裝層時(shí)，水灰比、砂率的大小或水泥用量的多少都直接影響到混凝土的收縮量，環(huán)境的相對(duì)濕度也影響水泥漿體的干縮量。對(duì)于暴露面積較大的橋面板因環(huán)境溫度升高過快、風(fēng)速較大，再加上梁板混凝土的過分干燥會(huì)使橋面鋪裝層混凝土表面水分散失更快，這種干燥過程是由外向內(nèi)逐漸擴(kuò)散，由此形成明顯的收縮變形裂縫。

1.2 環(huán)境溫度與表面溫度的影響

山西絕大部分地區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，多嚴(yán)寒少酷暑，冬寒少雪，晝夜溫差大。這些因素都直接影響到混凝土表面的溫度收縮應(yīng)力，當(dāng)混凝土表面的溫度收縮應(yīng)力遠(yuǎn)大于其表面的抗拉應(yīng)力時(shí)，就會(huì)引起混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則溫度收縮裂縫。

1.3 橋面鋼筋網(wǎng)移位

在進(jìn)行鋼筋網(wǎng)綁扎和澆筑水泥混凝土?xí)r，定位鋼筋或墊塊因受到施工人員及施工機(jī)械的荷載作用等因素的影響而失去作用，導(dǎo)致其緊貼梁頂，削弱了鋼筋網(wǎng)承受荷載的能力，尤其對(duì)于出現(xiàn)負(fù)彎矩的橋面鋪裝層（如連續(xù)梁橋、拱橋及懸臂梁橋等由于荷載作用在支座或懸臂部位產(chǎn)生負(fù)彎矩），更易出現(xiàn)鋼筋混凝土橋面層裂縫等損壞現(xiàn)象。

1.4 鋼筋混凝土橋面鋪裝層與梁頂表面結(jié)合不好

鋼筋混凝土橋面鋪裝前，梁表面浮漿較多、過于光滑，表面的松散物、泥（油）污等清除不徹底，梁頂面的粗糙度不足，都會(huì)影響到鋼筋混凝土橋面鋪裝層與梁頂之間的有效結(jié)合，從而產(chǎn)生“滑動(dòng)剪切效應(yīng)”破壞了鋼筋混凝土層的整體性；另外，由于預(yù)制、落梁或預(yù)拱度等因素造成梁頂標(biāo)高超過設(shè)計(jì)標(biāo)高，或由于調(diào)整橋面縱橫坡等原因造成鋼筋混凝土橋面鋪裝層厚度局部過薄，削弱了橋面鋪裝層的剛度和承載能力，這也是橋面早期損壞的原因之一。

1.5 混凝土的干縮作用

目前大橋橋面鋪裝多采用泵送混凝土的施工工藝，為滿足泵送混凝土較大坍落度的要求，除摻入添加劑外，還加大了水泥用量和水灰比的辦法，這都是影響混凝土干縮并成正比關(guān)系的主要因素。目前普遍存在著混凝土養(yǎng)生不及時(shí)或不均勻現(xiàn)象，這會(huì)更加促使溫縮和干縮裂縫的產(chǎn)生。

1.6 混凝土質(zhì)量的影響

配制混凝土的原材料質(zhì)量、砂率大小、水灰比、粗骨料的顆粒級(jí)配、混凝土拌和物和易性以及施工工藝等因素都會(huì)造成混凝土中出現(xiàn)蜂窩、麻面、強(qiáng)度降低等缺陷，均破壞了鋼筋混凝土橋面鋪裝層的整體性、降低了其抗裂、抗沖擊及抗彎曲的性能。

綜上所述，鋼筋混凝土早期塑性變形裂縫與施工過程中混凝土的水灰比、水泥的成分、砂率大小、水泥用量、施工環(huán)境、相對(duì)濕度、溫度、風(fēng)速等因素有著很大的關(guān)系。

2 鋼筋混凝土橋面鋪裝層早期裂縫的預(yù)防措施

2.1 梁板預(yù)制的重要性

加強(qiáng)施工期間對(duì)梁板預(yù)制的控制，特別是梁頂橫坡、頂面平順度、天窗處錨墊板預(yù)埋位置的控制，要采取相應(yīng)的措施預(yù)防在預(yù)制過程中內(nèi)模上浮導(dǎo)致頂板厚度不足或者大面積突起。同時(shí)，要結(jié)合梁板的預(yù)制情況，提前加強(qiáng)對(duì)蓋梁頂部墊石高程的控制。

2.2 保證鋼筋網(wǎng)片的安裝位置

加強(qiáng)橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)片安裝位置的控制和混凝土澆筑過程中的管理，嚴(yán)禁鋼筋網(wǎng)片緊貼梁頂或位置偏下、偏上，導(dǎo)致保護(hù)層厚度過厚或過薄。

2.3 配合比設(shè)計(jì)的重要性

選用水化熱低、活性較小的大廠生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的水泥；砂的細(xì)度模數(shù)；粗骨料的級(jí)配的選擇，使混凝土振實(shí)后可以達(dá)到逐級(jí)充填骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)；砂率、水灰及坍落度的控制都有利于預(yù)防早期裂縫的產(chǎn)生。

2.4 在橋面鋪裝混凝土中添加適量的防裂材料

在橋面鋪裝混凝土中摻入適量的引氣緩凝保塑劑、高效減水劑，都可減小混凝土早期溫度收縮和干縮開裂。

在橋面鋪裝混凝土中摻入適量的鋼纖維，可控制混凝土在硬化過程中由溫度收縮、干燥變形等因素引起的非結(jié)構(gòu)性的早期裂縫的產(chǎn)生。

2.5 混合料攪拌時(shí)間的重要性

為確保新拌混凝土具有良好的均勻性、和易性和保水性，混合料攪拌時(shí)間宜控制在55s～85s，并保證到場(chǎng)施工時(shí)坍落度控制在30mm左右。

2.6 保證水泥的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量

控制好水泥進(jìn)場(chǎng)的溫度，降低混凝土的內(nèi)外溫差，從而減少混凝土的塑性收縮開裂和板內(nèi)溫度收縮裂縫。并且要認(rèn)真做好水泥的物理、化學(xué)性能分析，對(duì)不符合規(guī)范要求的水泥嚴(yán)禁使用。

2.7 養(yǎng)護(hù)的重要性

混凝土澆筑收漿后要加強(qiáng)初期保濕、保溫養(yǎng)護(hù)，這樣可以大大減少早期裂縫的產(chǎn)生。高溫和干燥天氣在薄膜覆蓋養(yǎng)生后，還需進(jìn)行灌水養(yǎng)生和灑水降溫養(yǎng)生，防止溫縮開裂和塑性收縮開裂的產(chǎn)生。

2.8 攤鋪前梁板濕潤(rùn)的重要性

鋼筋混凝土橋面鋪裝施工前必須保證梁板充分濕潤(rùn)，阻止梁板因干燥而迅速吸收水泥混凝土內(nèi)部的水分，從而引起橋面鋪裝混凝土因快速干燥而開裂。

3 鋼筋混凝土橋面鋪裝層產(chǎn)生裂縫后的處治措施

鋼筋混凝土橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)根據(jù)裂縫破壞程度，采取行之有效的處治措施。

1）鋼筋混凝土鋪裝層出現(xiàn)小面積或局部裂縫時(shí)，可進(jìn)行切割觀察，如果裂縫僅是表面干縮裂縫，可通過灌封或者在處理防水層時(shí)通過特別加強(qiáng)措施等辦法予以處理；當(dāng)個(gè)別裂縫較深時(shí)，可采用鑿槽嵌補(bǔ)的方法修復(fù)。通常沿開裂方向鑿槽，槽兩邊的混凝土面必須修理平整，并且將槽內(nèi)清除干凈，然后在槽內(nèi)填充各種粘結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青等。

2）鋼筋混凝土橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫的情況非常嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的研究和分析，找出產(chǎn)生大面積裂縫根本原因，從源頭上進(jìn)行排除和治理。也可通過計(jì)算采用加鋪適當(dāng)厚度的鋼纖維混凝土的方法進(jìn)行修復(fù)。鋼纖維混凝土宜采用粗細(xì)骨料、鋼纖維(95kg/m3）和水泥先干拌然后再加水?dāng)嚢瑁錆仓椒ㄅc普通混凝土的澆筑方法基本相同。加鋪鋼纖維混凝土前，必須保證原橋面清理干凈和粗糙度滿足要求，使新的鋪裝層與原橋面有效地結(jié)合，保證其整體性，充分發(fā)揮其彎拉強(qiáng)度高、抗裂、抗疲勞、耐磨、抗沖擊性能好的特點(diǎn)。

4 結(jié)論

近年來我國(guó)對(duì)于橋面鋪裝體系的設(shè)計(jì)、施工和材料的選擇等方面都積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但由于公路工程的特殊性，地理位置和施工環(huán)境等因素對(duì)公路工程的質(zhì)量影響很大。本文就鋼筋混凝土橋面鋪裝層的早期裂縫談了幾點(diǎn)看法，以期對(duì)今后的鋼筋混凝土橋面鋪裝施工有所幫助。

[1]王文輝，何金棠.鋼筋混凝土橋面鋪裝裂縫的預(yù)防措施[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(4).

[2]JTGD62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范.

[3]JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[4]JTJ037.1-2000公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)程.