淺析水泥混凝土橋面鋪裝裂縫成因及防治對策

白 圣

（江蘇金堰交通工程有限公司，江蘇 泰州 225500）

0 概述

橋面鋪裝層直接承受行車荷載、梁體變形和環(huán)境因素的作用，其變形和應(yīng)力特征與主梁及橋面板結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)，一方面可分散荷載并參與橋面板的受力，另一方面起聯(lián)結(jié)各主梁共同受力的作用；既是橋面保護(hù)層又是橋面結(jié)構(gòu)的共同受力層，所以具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性，并具有足夠的抗裂、抗沖擊、耐磨性能。

近年來，隨著公路事業(yè)的發(fā)展，新建橋梁越來越多，梁橋特別是連續(xù)型梁橋，在各類立交橋中所占的比例越來越大。但在各種因素的影響下，橋面裂縫比較普遍，鋪裝層破壞也明顯過早。道路路面和橋梁多以混凝土為面層，橋面鋪裝常見病害主要是不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫，或較長且比較規(guī)則的縱、橫裂縫或裂紋，也有的是局部碎裂等病害?；炷翗蛎驿佈b裂縫問題已成為一個非常復(fù)雜的問題，在全國范圍內(nèi)普遍存在，造成返工的也很多，到底是什么原因造成這么普遍的問題呢？工程界雖提出多種修補(bǔ)的方法，但很多在實(shí)際應(yīng)用中效果不佳。橋面裂縫的發(fā)展和鋪裝層的破壞，應(yīng)引起我們足夠重視，應(yīng)盡早進(jìn)行處理，在施工過程中嚴(yán)格控制各道工序質(zhì)量，盡量減少裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，以保證橋梁的使用壽命。

1 橋面鋪裝層裂縫成因分析

1.1 設(shè)計原因

橋梁的結(jié)構(gòu)理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現(xiàn)行規(guī)范中只給定了厚度的推薦值，工程界一直在各等級的公路中運(yùn)用了幾十年，隨著交通量的增大，現(xiàn)行鋪裝與重型、超重型汽車的增多和車速的增快已不相適應(yīng)。在現(xiàn)有的橋涵設(shè)計規(guī)范中，未見對橋面鋪裝設(shè)計有明確的要求，設(shè)計人員在設(shè)計計算時，有的將防水混凝土層作為二期恒載參與計算，有的將它作為結(jié)構(gòu)的一部分參與計算，無論采用怎樣的計算模式，防水混凝土鋪裝層的施工是在橋面板的施工完成后進(jìn)行，兩次澆筑的混凝土粘結(jié)不充分，與上部結(jié)構(gòu)一起參與計算不盡合理。

1.2 施工原因

1.2.1 梁板預(yù)拱度等控制不嚴(yán)

1）預(yù)制混凝土空心板梁放張時間過早（未達(dá)到規(guī)定的放張強(qiáng)度或彈性模量值偏低），導(dǎo)致空心板梁的反拱值大于設(shè)計值，其對橋面鋪裝層厚度產(chǎn)生影響，是引起橋面鋪裝過早開裂的重要原因。

2）由于施工工藝控制欠佳，預(yù)制過程中部分空心板梁的高度大于設(shè)計值，致使架梁后梁頂標(biāo)高高低不均，造成鋪裝層厚度不均，局部厚度偏小的部位，因鋼筋保護(hù)層厚度不足，橋面混凝土容易開裂。

由于橋梁上部結(jié)構(gòu)在施工中支架的沉降及預(yù)應(yīng)力反拱無法十分準(zhǔn)確地預(yù)測，或由于施工工藝控制欠佳，施工中主梁頂面標(biāo)高與設(shè)計值相符是比較困難的，一般在測量主梁頂面標(biāo)高后對其進(jìn)行調(diào)整以保證橋面的厚度。如果調(diào)整不好，就會造成鋪裝層厚度不均，使有的地方厚度偏小。

1.2.2 原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

1）水泥：安定性不合格，游離的氧化鈣含量超標(biāo)，水泥出廠時強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期。

2）砂、石骨料：砂、石粒徑太小、級配不良、空隙率大，導(dǎo)致水泥和拌合水用量加大，不但影響混凝土的強(qiáng)度，且使混凝土的收縮加大；砂、石含泥量或云母含量高，將削弱水泥一骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。

3）拌合水及外加劑：拌合水或外加劑中氯化物等質(zhì)雜含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響，采用含堿的水源拌制混凝土，或采用含堿的外加劑可能對堿骨料反映有影響。

1.2.3 橋面鋪裝層與梁板結(jié)合面粘接不好

在橋面鋪裝層施工前沒有將梁板表面的松散砂石粒、泥污等沖洗干凈，梁板表面沒有鑿毛或者鑿毛的密度不夠，這些都大大降低了橋面鋪裝層與主梁表面之間的粘接力，破壞了混凝土的整體性，車輪的沖擊和荷載的作用很容易使橋面出現(xiàn)脫皮、裂縫、剝落等現(xiàn)象。

1.2.4 混凝土振搗不密實(shí)

橋面鋪裝因?yàn)楹穸刃?，所以振搗時盡可能使用振搗梁進(jìn)行振搗，確?；炷恋拿軐?shí)，不應(yīng)單獨(dú)使用插入式振搗器進(jìn)行。

橋面鋪裝大面積混凝土澆筑時，鋼筋網(wǎng)片之間的間距比較密，而且混凝土從干硬性，低動性，現(xiàn)場攪拌，轉(zhuǎn)向集中攪拌，大流動性，泵送澆注。水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加。施工中由于振搗不密實(shí)，易出現(xiàn)空洞、蜂窩等現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土成型后出現(xiàn)裂縫及抗拉強(qiáng)度降低。

1.2.5 鋼筋網(wǎng)片變位

目前橋梁施工項(xiàng)目中，橋面鋪裝層中多采用ф8或ф10鋼筋，網(wǎng)距一般為10cm×10cm、15cm×15cm或20cm×20cm。鋼筋焊網(wǎng)在進(jìn)行綁扎和澆筑混凝土?xí)r，受到施工人員、運(yùn)輸機(jī)具碾踏和混凝土拌合物的自重壓力，導(dǎo)致其變位，削弱了鋼筋網(wǎng)的分布筋作用和承受荷載的能力，尤其對于出現(xiàn)負(fù)彎矩的橋面鋪裝層，更容易因此而出現(xiàn)橋面裂縫等損壞。另外，混凝土罐車有時直接運(yùn)送混凝土到作業(yè)面，造成鋼筋網(wǎng)片的上部保護(hù)層變得很大，這也是造成裂縫的直接原因。

1.2.6 施工縫處理不當(dāng)

橋面鋪裝時應(yīng)力求少設(shè)施工縫。當(dāng)橋面不寬時，以全幅一次澆筑為好；橋面較寬時候，也可以分幅澆筑。但不少施工隊(duì)伍在進(jìn)行橋面鋪裝時隨意設(shè)置施工縫，且對施工縫的處理也不當(dāng) （如不按規(guī)定鑿毛等），在澆筑混凝土過程中，出現(xiàn)間歇時間過長（一般不應(yīng)超過1h），又沒有按規(guī)定設(shè)置施工縫。這些都嚴(yán)重地影響混凝土的連續(xù)性和整體性。

1.2.7 養(yǎng)護(hù)及拆模不當(dāng)

橋面鋪裝施工時初期養(yǎng)生不夠，使混凝土發(fā)生急劇干縮，也會導(dǎo)致橋面鋪裝層裂縫的發(fā)生。

混凝土構(gòu)件在施工過程中，若對拆除支架施工工序不對，使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生瞬時動荷載，而這種瞬時動荷載會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的沖擊作用，也會產(chǎn)生裂縫。而此時產(chǎn)生的裂縫一旦發(fā)展成永久裂縫，在橋面通車后，隨著動荷載的作用，也會使橋面鋪裝層過早的破壞。

1.3 混凝土收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯，成電裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。

2 減少橋面鋪裝層裂縫的對策

2.1 加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制

2.1.1 水泥

水泥進(jìn)場后，應(yīng)及時對安定性、強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可使用。

礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號越低、單位體積用量越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。

2.1.2 主骨料

骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等粗豪水率較小，收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大，收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

2.1.3 水及外摻劑

用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。

2.2 加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制

2.2.1 振搗方式及時間

機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定，一般以5～15s/次為宜。時間太短，振搗不密實(shí)，形成混凝土強(qiáng)度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。

對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋也可明顯提高混凝土的抗裂性?？傊?，加強(qiáng)振搗，可預(yù)防橋面鋪裝層裂縫的產(chǎn)生。

2.2.2 適時收水抹面

收水抹面的目的一是增加混凝土表面的密實(shí)度，二是使混凝土表面產(chǎn)生的細(xì)微裂縫愈合，但過度振搗和抹面，使水泥和細(xì)骨料過多上浮至表面，常使混凝土表面出現(xiàn)龜裂。收水抹面一般以三遍為宜。

2.2.3 設(shè)置定位鋼筋

橋面鋪裝層的鋼筋網(wǎng)過去常用混凝土墊塊定位，墊塊容易走位而失去定位作用。鋼筋網(wǎng)片墊塊間距過大或墊塊小，使鋼筋網(wǎng)片貼近鋪裝層頂面，致使保護(hù)層過厚，鋼筋起不到應(yīng)有的作用。采用鋼筋段支撐定位則克服了這一缺點(diǎn)。定位鋼筋采用＜10或者＜12的鋼筋，長度6～12cm，雙向間距約75cm。定位鋼筋一端與鋼筋網(wǎng)焊接，另一端支撐于梁面上，對鋼筋網(wǎng)實(shí)行多點(diǎn)支撐。同時，施工中應(yīng)避免人和機(jī)具在鋼筋網(wǎng)上碾壓，防止鋼筋出現(xiàn)大的變形，對于封閉行人很困難的橋梁，應(yīng)采取半幅施工的方法，避免行人在已綁扎好的鋼筋網(wǎng)上通行。

2.2.4 合理設(shè)置伸縮縫

在橋面鋪裝完工24h內(nèi)宜在橫向和縱向用混凝土切割機(jī)切出假縫，防止溫度和收縮裂縫的出現(xiàn)。雖然沒有明確要切縱向假縫，但根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和大多裂縫的實(shí)際情況，縱向切縫也是必要的。

2.2.5 養(yǎng)護(hù)方法

良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然方式混凝土收縮要小。但蒸汽養(yǎng)護(hù)不適用于現(xiàn)場施工，所以在平時施工過程中的養(yǎng)護(hù)，一定要加強(qiáng)塑料布的覆蓋，保持潮濕。特別是夏天的氣溫尤其要注意養(yǎng)護(hù)。

2.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理

混凝土終凝前，在干熱或刮風(fēng)天氣使混凝土表面水分蒸發(fā)過快，混凝土表面產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時混凝土還沒有強(qiáng)度，表面將出現(xiàn)龜裂；混凝土在養(yǎng)護(hù)一段時間后出現(xiàn)干燥收縮裂縫，往往為表面性的較淺較細(xì)裂縫。上述裂縫產(chǎn)生的主因是混凝土養(yǎng)護(hù)不周。因此，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)一定要注意保持鋪裝層的濕度，一般可覆蓋土工布并及時噴灑淡水保持表面濕潤。注重混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時間。冬季施工時要延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.4 適當(dāng)使用外摻料

在平時的施工過程中，發(fā)現(xiàn)根據(jù)工程具體情況，適當(dāng)使用外摻料，也會有好的效果。

2.4.1 粉煤灰

粉煤灰不僅可以改善混凝土的工作性能，還可以提高混凝土的耐久性。粉煤灰可以降低混凝土水化熱，降低混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的起始點(diǎn)溫度，減少混凝土降至環(huán)境溫度的溫差，防止溫度裂縫的產(chǎn)生。粉煤灰的摻量一般為水泥用量的15%左右。現(xiàn)如今的商品混凝土，加粉煤灰以改善成品性能的這種方法，已普通使用。

2.4.2 外加劑

適應(yīng)的膨脹劑和引氣劑對于提高混凝土抗干縮和抗折強(qiáng)度，預(yù)防混凝土成品的裂縫也有十分明顯的作用。

3 結(jié)束語

鋼筋混凝土橋面鋪裝層的裂縫是一個較復(fù)雜的問題，它涉及到設(shè)計、施工、管養(yǎng)等方面，某一環(huán)節(jié)疏忽就可能導(dǎo)致質(zhì)量問題的發(fā)生，影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。本文簡要分析了裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的防治措施。在具體實(shí)踐中，應(yīng)重視以下幾點(diǎn)：

1）加強(qiáng)對預(yù)應(yīng)力板梁空心板的施工質(zhì)量控制，避免預(yù)拱度超限；

2）嚴(yán)格控制鋼筋網(wǎng)片的安裝質(zhì)量和保護(hù)層厚度，發(fā)揮其抗裂作用；

3）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，選用優(yōu)質(zhì)骨料，確?；炷翝仓|(zhì)量；

4）細(xì)化每道工序的施工工藝，完善技術(shù)交底，提高操作工人的技能；

5）根據(jù)氣溫及環(huán)境特點(diǎn)，充分重視混凝土養(yǎng)護(hù)。

總之，要減少和控制橋面鋪裝層的裂縫，首先應(yīng)從設(shè)計入手，然后抓好每一道施工程序的質(zhì)量管理，并對原材料、施工環(huán)境、工序銜接等方面多做研究，就能把裂縫的危害降低到最低程度，大大減少維修及營運(yùn)階段的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。因此，加強(qiáng)施工階段的質(zhì)量控制意義尤為重要。

［1］全國一級建造師執(zhí)業(yè)資格考試用書編寫委員會編寫.公路工程管理與實(shí)務(wù)[M].2 版.中國建筑工業(yè)出版社,2007.

［2］季節(jié),徐世法,羅曉輝.橋面鋪裝病害調(diào)查及成因分析[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報,2000,16(3):33-39.