橋面鋪裝裂縫的防治措施

陳濟(jì)

（浙江鴻翔水利建設(shè)有限公司，浙江 海寧 314400）

1 前言

橋面鋪裝層可防止車輪或履帶直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水的侵蝕。并分布車輪的集中力。橋面鋪裝的破壞將直接影響到其使用功能的正常發(fā)揮。一方面橋面破損造成跳車，影響行車舒適，降低運營服務(wù)水平；另一方面跳車產(chǎn)生沖擊力加劇橋面鋪裝的破壞，嚴(yán)重時導(dǎo)致單板受力，降低耐久性，甚至導(dǎo)致橋梁破壞。由橋面鋪裝層破壞而造成的橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用和耐久性同題已越來越受到工程界的關(guān)注。

2 橋面鋪裝層裂縫產(chǎn)生的原因

剛性路面是根據(jù)彈性半無限地基上的小撓度薄板理論進(jìn)行設(shè)計的。橋面鋪裝層設(shè)計與普通混凝土路面設(shè)計基本一樣，但由于其是剛性預(yù)制板上澆筑的混凝土，受力情況發(fā)生了很大的變化，使得橋面鋪裝層裂縫產(chǎn)生原因較為復(fù)雜。根據(jù)裂縫產(chǎn)生原因可將裂縫分為干縮裂縫、溫度裂縫和疲勞裂縫。

2.1 干縮裂縫

在水泥混凝土中，水在水泥石中以化學(xué)結(jié)合水、層間水、物理吸附水和毛細(xì)水等狀態(tài)存在，當(dāng)這些水在混凝土硬化過程中失去時，水泥漿體就會收縮，如果自由收縮，一般不會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，唯有收縮受到限制產(chǎn)生收縮應(yīng)力時，才會產(chǎn)生裂縫。橋面鋪裝層產(chǎn)生收縮應(yīng)力主要是由于受到兩方面的限制：一方面，水泥漿干縮的內(nèi)部限制，主要是集料對水泥漿體的約束。在普通水泥混凝土中，水泥漿體的收縮率以限制了90%，所以混凝土經(jīng)常處于有干縮裂縫的應(yīng)力狀態(tài)；另一方面，鋪裝層干縮的外部限制，主要是預(yù)制板和側(cè)面路面的約束。處于限制狀態(tài)下的混凝土板塊結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)混凝土硬化干燥過程中的自由收縮不相適應(yīng)時，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。而實際中，混凝土硬化干燥過程中的自由收縮總比混凝土本身防止裂縫出現(xiàn)的自由收縮大，故鋪裝層常常產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2 溫度裂縫

水泥混凝土具有熱脹冷縮的性能，橋面鋪裝層的熱脹冷縮是在相鄰的部分成整體性限制條件下發(fā)生的，混凝土材料的抗折強(qiáng)度較抗壓強(qiáng)度小，因而當(dāng)鋪裝層中產(chǎn)生拉伸變形時，很容易引起開裂。溫度裂縫的產(chǎn)生一般是在溫度降低過程中產(chǎn)生的，溫度降低時，鋪裝層發(fā)生翹曲，翹曲應(yīng)力的大小取決于板的溫度梯度和結(jié)構(gòu)約束情況。

混凝土鋪裝層受到急劇降溫時，應(yīng)考慮兩種情況：一是鋪裝層受預(yù)制板的約束而不能自由收縮；二是當(dāng)鋪裝層較厚時，沿厚度方向?qū)a(chǎn)生溫度梯度，這兩種情況導(dǎo)致橫向裂縫產(chǎn)生。

2.3 疲勞裂縫

橋面板經(jīng)常處于振動變形中，由于在混凝土材料內(nèi)部存在局部缺陷或不均勻性，在荷載作用下會發(fā)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)微裂紋。當(dāng)應(yīng)力反復(fù)作用時，使微裂紋逐步擴(kuò)展，從而不斷減少承受應(yīng)力作用的有效面積，終于在車輛的重復(fù)荷載反復(fù)作用一定次數(shù)后導(dǎo)致破壞，使混凝土出現(xiàn)疲勞裂縫。

3 預(yù)防處置措施

3.1 設(shè)計上的措施

由于橋面越來越寬，而且橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜，所以在設(shè)計上要對箱體進(jìn)行整體受力分析和剛度變化分析，對靠近支座一定范圍內(nèi)的箱體進(jìn)行抗彎、抗扭疊加分析與驗算，適當(dāng)增加構(gòu)造鋼筋。還需要進(jìn)行橋面橫向不對稱荷載對箱體產(chǎn)生不利影響的受力分析，當(dāng)然盡可能從不同角度對應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行研究后復(fù)核，通過進(jìn)行試驗來證實設(shè)計是正確的后方可進(jìn)行施工。

另外箱筋的設(shè)計應(yīng)盡量做到制作和安裝方便，這樣才能保證施工質(zhì)量，使橋梁實際受力與設(shè)計相符合，通過對多座橋梁成功經(jīng)驗與教訓(xùn)的總結(jié)，認(rèn)為形成比較切合實際受力狀態(tài)的假設(shè)理論，是保證橋梁使用壽命的先決條件。

3.2 施工時需要注意的

橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量好壞，最終要看其施工質(zhì)量。首先在施工過程中，要把好材料質(zhì)量這一關(guān)。除按操作規(guī)程施工外，要認(rèn)真做好鋼船骨架的制作與安裝，保證骨架就位的幾何尺寸符合設(shè)計要求，根據(jù)構(gòu)件的不同要求，設(shè)計相應(yīng)的配合比。不同的配合比采取不同的施工程序，從而保證混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度的均勻性和耐久性。

橋面鋪裝層施工質(zhì)量要好，橋面鋪裝層施工的關(guān)鍵是控制水灰比與含砂率。在安裝鋼船網(wǎng)時?？衫枚啼摻铑^支撐鋼船網(wǎng).以防鋼筋網(wǎng)被踩壓到底層。另外，使用泵送混凝土澆注鋪裝層可減少施工車輛和施工人員的現(xiàn)場干擾，保證鋼筋網(wǎng)的有效位置。

要認(rèn)真驗算支架的穩(wěn)定性，并采取相應(yīng)的措施防止支架下沉和變形。嚴(yán)格按照設(shè)計要求的拆架程序，認(rèn)真做好整個拆架過程中的每一步工作，防止拆架產(chǎn)生過大的瞬時荷載，引起不應(yīng)有的施工裂縫。

為減少控制橋面裂縫的發(fā)生，要認(rèn)真抓好每一工序的施工質(zhì)量，根據(jù)實際情況，確定合理的工期，在已定工期的前提下安排好施工程序，從而保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用安全。

4 修補(bǔ)措施

4.1 摻加鋼纖維、聚合物和膨脹劑試驗和計算機(jī)

模擬在混凝土基體中摻加。定數(shù)量的膨脹劑、早強(qiáng)劑、聚合物和鋼纖維對混凝土進(jìn)行改性，從而提高了初裂強(qiáng)度、韌性指數(shù)及界面粘結(jié)強(qiáng)度，可較好阻止裂縫的產(chǎn)生，試驗采用的配合比為水泥：砂：碎石 1：1.81：2.71，水泥用量為400kg/m3實驗表明，摻和20%、體積摻量1.5%鋼纖維，早強(qiáng)微膨脹劑R-24為8%的混凝土彎曲韌性是普通混凝土的45倍，界面粘結(jié)強(qiáng)度提高了一倍，有效阻止干縮，抗彎初裂強(qiáng)度達(dá)到9.10MPa。

4.2 引入引氣劑對于砼這種剛性路面而言，降低材料的剛性，增加其柔韌性，但不降低抗折強(qiáng)度，是科研部門追求的路用砼品質(zhì)之一。引氣劑的加入，可顯著改善道路混凝土的工作性，抗折強(qiáng)度、變形性能及耐久性等多項指標(biāo)提高。引入2%～5%的含氣量，抗折強(qiáng)度可提高10%～15%，適量的含氣量可獲得高抗折強(qiáng)度和抗折彈性模量，因此，在對橋面鋪裝層進(jìn)行修補(bǔ)時，引入適量引氣劑，含氣量控制在3%，可以顯著減少砼的干縮變形和溫度變形，提高鋪裝層的使用壽命。

4.3 對預(yù)制板進(jìn)行預(yù)處理 為了提高鋪裝層與預(yù)制板的界面粘結(jié)力，主要采用預(yù)制鋼筋網(wǎng)和添加連接筋的辦法，但是，由于橋面鋪裝層一般較薄，有的厚度僅為4cm，因此不能采用添加連結(jié)筋的辦法。研究發(fā)現(xiàn)，采用預(yù)制板上涂刷聚合物與水泥按1：1比例配置的界面粘結(jié)的方法，新舊混凝土層問粘結(jié)強(qiáng)度增加了近1.5倍，此法對橋面鋪裝層的修補(bǔ)可產(chǎn)生十分理想的效果。

5 結(jié)束語

橋面鋪裝結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了病害雖然在一定程度上不影響整體橋梁結(jié)構(gòu)的安全，但卻直接影響橋梁的外觀質(zhì)量及驗收評定和行車的安全性、舒適性，在實際實施過程中應(yīng)重視其設(shè)計和施工，嚴(yán)格控制橋面鋪裝質(zhì)量。避免或減少病害的產(chǎn)生。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)除日常正常養(yǎng)護(hù)外，當(dāng)出現(xiàn)病害時，應(yīng)及時對癥處治，確保橋梁安全運營，延長橋梁的使用壽命。

[1]劉敏華，徐思東.混凝土橋面裂縫修補(bǔ)實際應(yīng)用[J].科技信息，2009-05-15.

[2]周貴云，張帆，劉力.混凝土橋面裂縫修補(bǔ)技術(shù)[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2008-07-15.