桥面铺装层早期裂缝的分析与研究

桥面铺装层早期裂缝的分析与研究

摘 要 钢筋混凝土桥面铺装层裂缝是一个常见又普遍的问题。本文主要分析和研究了钢筋混凝土桥面铺装层早期裂缝产生的原因,阐述了钢筋混凝土桥面铺装层早期裂缝在施工过程中的预防措施和产生裂缝后有效地处治措施。

关键词 钢筋混凝土;桥面铺装层;裂缝;预防措施

文献标识码A

文章编号1674-6708(2010)27-0078-02

桥面铺装是桥面系的一部分。它铺筑在桥面系的上部。主要用来防止行车荷载直接作用于桥面板,并扩散荷载,防止主梁遭受雨水侵蚀,同时为车辆提供平整、耐久的行驶表面。

山西境内的大部分高速公路,桥梁的桥面铺装均采用沥青混凝土加铺水泥混凝土防水层的结构,从结构组合及材料组成来看,属典型的“刚柔复合”式路面结构。如果钢筋混凝土桥面铺装层开裂就很容易引起反射裂缝,就会对沥青混凝土铺装层造成破坏。这种结构的优点是施工方便,可以较好的控制平整度,行车舒适。其缺点:钢筋混凝土桥面铺装层的厚度loom左右、钢筋网保护层的厚度不小于25mm均较小,在进行桥面铺装施工时很难控制。就大右高速公路建设为例,沿线桥梁众多,且大中桥比例较大,因此桥面铺装是本项目建设管理控制的一个关键点。下面就钢筋混凝土桥面铺装层早期裂缝的形成原因和预防措施谈几点认识。

1 钢筋混凝土桥面铺装层早期裂缝形成的原因

1.1 钢筋混凝土表面的干燥收缩

在干热环境或大风天气施工桥面铺装层时,水灰比、砂率的大小或水泥用量的多少都直接影响到混凝土的收缩量,环境的相对湿度也影响水泥浆体的干缩量。对于暴露面积较大的桥面板因环境温度升高过快、风速较大,再加上梁板混凝土的过分干燥会使桥面铺装层混凝土表面水分散失更快,这种干燥过程是由外向内逐渐扩散,由此形成明显的收缩变形裂缝。

1.2 环境温度与表面温度的影响

山西绝大部分地区属大陆性季风气候,多严寒少酷暑,冬寒少雪,昼夜温差大。这些因素都直接影响到混凝土表面的温度收缩应力,当混凝土表面的温度收缩应力远大于其表面的抗拉应力时,就会引起混凝土表面产生不规则温度收缩裂缝。

1.3 桥面钢筋网移位

在进行钢筋网绑扎和浇筑水泥混凝土时,定位钢筋或垫块因受到施工人员及施工机械的荷载作用等因素的影响而失去作用,导致其紧贴梁顶,削弱了钢筋网承受荷载的能力,尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层(如连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等由于荷载作用在支座或悬臂部位产生负弯矩),更易出现钢筋混凝土桥面层裂缝等损坏现象。

1.4 钢筋混凝土桥面铺装层与梁顶表面结合不好

钢筋混凝土桥面铺装前,梁表面浮浆较多、过于光滑,表面的松散物、泥(油)污等清除不彻底,梁顶面的粗糙度不足,都会影响到钢筋混凝土桥面铺装层与梁顶之间的有效结合,从而产生“滑动剪切效应”破坏了钢筋混凝土层的整体性;另外,由于预制、落梁或预拱度等因索造成梁顶标高超过设计标高,或由于调整桥面纵横坡等原因造成钢筋混凝土桥面铺装层厚度局部过薄,削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力,这也是桥面早期损坏的原因之一。

1.5 混凝土的干缩作用

目前大桥桥面铺装多采用泵送混凝土的施工工艺,为满足泵送混凝土较大坍落度的要求,除掺人添加剂外,还加大了水泥用量和水灰比的办法,这都是影响混凝土干缩并成正比关系的主要因素。目前普遍存在着混凝土养生不及时或不均匀现象,这会更加促使温缩和干缩裂缝的产生。

1.6 混凝土质量的影响

配制混凝土的原材料质量、砂率大小、水灰比、粗骨料的颗粒级配、混凝土拌和物和易性以及施工工艺等因素都会造成混凝土中出现蜂窝、麻面、强度降低等缺陷,均破坏了钢筋混凝土桥面铺装层的整体性、降低了其抗裂、抗冲击及抗弯曲的性能。

综上所述,钢筋混凝土早期塑性变形裂缝与施工过程中混凝土的水灰比、水泥的成分、砂率大小、水泥用量、施工环境、相对湿度、温度、风速等因素有着很大的关系。

2 钢筋混凝土桥面铺装层早期裂缝的预防措施

2.1 粱板预制的重要性

加强施工期间对梁板预制的控制,特别是梁顶横坡、顶面平顺度、天窗处锚垫板预埋位置的控制,要采取相应的措施预防在预制过程中内模上浮导致顶板厚度不足或者大面积突起。同时,要结合梁板的预制情况,提前加强对盖梁顶部垫石高程的控制。

2.2 保证钢筋网片的安装位置

加强桥面铺装钢筋网片安装位置的控制和混凝土浇筑过程中的管理,严禁钢筋网片紧贴梁顶或位置偏下、偏上,导致保护层厚度过厚或过薄。

2.3 配合比设计的重要性

选用水化热低、活性较小的大厂生产质量稳定的水泥;砂的细度模数;粗骨料的级配的选择,使混凝土振实后可以达到逐级充填骨架密实结构;砂率、水灰及坍落度的控制都有利于预防早期裂缝的产生。

2.4 在桥面铺装混凝土中添加适量的防裂材料

在桥面铺装混凝土中掺人适量的引气缓凝保塑剂、高效减水剂,都可减小混凝土早期温度收缩和干缩开裂。

在桥面铺装混凝土中掺人适量的钢纤维,可控制混凝土在硬化过程中由温度收缩、干燥变形等因素引起的非结构性的早期裂缝的产生。

2.5 混合料搅拌时间的重要性

为确保新拌混凝土具有良好的均匀性、和易性和保水性,混合料搅拌时间宜控制在55s～85s,并保证到场施工时坍落度控制在30mm左右。

2.6 保证水泥的进场质量

控制好水泥进场的温度,降低混凝土的内外温差,从而减少混凝土的塑性收缩开裂和板内温度收缩裂缝。并且要认真做好水泥的物理、化学性能分析,对不符合规范要求的水泥严禁使用。

2.7 养护的重要性

混凝土浇筑收浆后要加强初期保湿、,保温养护,这样可以大大减少早期裂缝的产生。高温和干燥天气在薄膜覆盖养生后,还需进行灌水养生和洒水降温养生,防止温缩开裂和塑性收缩开裂的产生。

2.8 摊铺前梁板湿润的重要性

钢筋混凝土桥面铺装施工前必须保证梁板充分湿润,阻止梁板因干燥而迅速吸收水泥混凝土内部的水分,从而引起桥面铺装混凝土因快速干燥而开裂。

3 钢筋混凝土桥面铺装层产生裂缝后的处治措施

钢筋混凝土桥面铺装层出现裂缝时,应根据裂缝破坏程度,采取行之有效的处治措施。

1)钢筋混凝土铺装层出现小面积或局部裂缝时,可进行切割观察,如果裂缝仅是表面干缩裂缝,可通过灌封或者在处理防水层时通过特别加强措施等办法予以处理;当个别裂缝较深时,可采用凿槽嵌补的方法修复。通常沿开裂方向凿槽,槽两边的混凝土面必须修理平整,并且将槽内清除干净,然后在槽内填充各种粘结材料,如环氧砂浆、沥青等。

2)钢筋混凝土桥面铺装层出现裂缝的情况非常严重时,应进行认真的研究和分析,找出产生大面积裂缝根本原因,从源头上进行排除和治理。也可通过计算采用加铺适当厚度的钢纤维混凝土的方法进行修复。钢纤维混凝土宜采用粗细骨料、钢纤维f95k一m3)和水泥先干拌然后再加水搅拌,其浇筑方法与普通混凝土

的浇筑方法基本相同。加铺钢纤维混凝土前,必须保证原桥面清理干净和粗糙度满足要求,使新的铺装层与原桥面有效地结合,保证其整体性,充分发挥其弯拉强度高、抗裂、抗疲劳、耐磨、抗冲击性能好的特点。

4 结论

近年来我国对于桥面铺装体系的设计、施工和材料的选择等方面都积累了一定的经验,但由于公路工程的特殊性,地理位置和施工环境等因素对公路工程的质量影响很大。本文就钢筋混凝土桥面铺装层的早期裂缝谈了几点看法,以期对今后的钢筋混凝土桥面铺装施工有所帮助。

参考文献

[1]王文辉,何金棠,钢筋混凝土桥面铺装裂缝的预防措施[J],广东交通职业技术学院学报,2006(4)。

[2]ETG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。

[3]JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范。

[4]JTJ 037.1-2000公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程。