橋面鋪裝層早期裂縫的分析與研究

姚 凱 ，李 根

1.山西省交通廳重點辦，山西 太原 030006

2.山西省交通規劃勘察設計院，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，并擴散荷載，防止主梁遭受雨水侵蝕，同時為車輛提供平整、耐久的行駛表面。

山西境內的大部分高速公路，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構，從結構組合及材料組成來看，屬典型的“剛柔復合”式路面結構。如果鋼筋混凝土橋面鋪裝層開裂就很容易引起反射裂縫，就會對瀝青混凝土鋪裝層造成破壞。這種結構的優點是施工方便，可以較好的控制平整度，行車舒適。其缺點：鋼筋混凝土橋面鋪裝層的厚度10cm左右、鋼筋網保護層的厚度不小于25mm均較小，在進行橋面鋪裝施工時很難控制。就大右高速公路建設為例，沿線橋梁眾多，且大中橋比例較大，因此橋面鋪裝是本項目建設管理控制的一個關鍵點。下面就鋼筋混凝土橋面鋪裝層早期裂縫的形成原因和預防措施談幾點認識。

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

在干熱環境或大風天氣施工橋面鋪裝層時，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，環境的相對濕度也影響水泥漿體的干縮量。對于暴露面積較大的橋面板因環境溫度升高過快、風速較大，再加上梁板混凝土的過分干燥會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逐漸擴散，由此形成明顯的收縮變形裂縫。

1.2 環境溫度與表面溫度的影響

山西絕大部分地區屬大陸性季風氣候，多嚴寒少酷暑，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力，當混凝土表面的溫度收縮應力遠大于其表面的抗拉應力時，就會引起混凝土表面產生不規則溫度收縮裂縫。

1.3 橋面鋼筋網移位

在進行鋼筋網綁扎和澆筑水泥混凝土時，定位鋼筋或墊塊因受到施工人員及施工機械的荷載作用等因素的影響而失去作用，導致其緊貼梁頂，削弱了鋼筋網承受荷載的能力，尤其對于出現負彎矩的橋面鋪裝層（如連續梁橋、拱橋及懸臂梁橋等由于荷載作用在支座或懸臂部位產生負彎矩），更易出現鋼筋混凝土橋面層裂縫等損壞現象。

1.4 鋼筋混凝土橋面鋪裝層與梁頂表面結合不好

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，都會影響到鋼筋混凝土橋面鋪裝層與梁頂之間的有效結合，從而產生“滑動剪切效應”破壞了鋼筋混凝土層的整體性；另外，由于預制、落梁或預拱度等因素造成梁頂標高超過設計標高，或由于調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系的主要因素。目前普遍存在著混凝土養生不及時或不均勻現象，這會更加促使溫縮和干縮裂縫的產生。

1.6 混凝土質量的影響

配制混凝土的原材料質量、砂率大小、水灰比、粗骨料的顆粒級配、混凝土拌和物和易性以及施工工藝等因素都會造成混凝土中出現蜂窩、麻面、強度降低等缺陷，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、施工環境、相對濕度、溫度、風速等因素有著很大的關系。

2 鋼筋混凝土橋面鋪裝層早期裂縫的預防措施

2.1 梁板預制的重要性

加強施工期間對梁板預制的控制，特別是梁頂橫坡、頂面平順度、天窗處錨墊板預埋位置的控制，要采取相應的措施預防在預制過程中內模上浮導致頂板厚度不足或者大面積突起。同時，要結合梁板的預制情況，提前加強對蓋梁頂部墊石高程的控制。

2.2 保證鋼筋網片的安裝位置

加強橋面鋪裝鋼筋網片安裝位置的控制和混凝土澆筑過程中的管理，嚴禁鋼筋網片緊貼梁頂或位置偏下、偏上，導致保護層厚度過厚或過薄。

2.3 配合比設計的重要性

選用水化熱低、活性較小的大廠生產質量穩定的水泥；砂的細度模數；粗骨料的級配的選擇，使混凝土振實后可以達到逐級充填骨架密實結構；砂率、水灰及坍落度的控制都有利于預防早期裂縫的產生。

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構性的早期裂縫的產生。

2.5 混合料攪拌時間的重要性

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

2.6 保證水泥的進場質量

控制好水泥進場的溫度，降低混凝土的內外溫差，從而減少混凝土的塑性收縮開裂和板內溫度收縮裂縫。并且要認真做好水泥的物理、化學性能分析，對不符合規范要求的水泥嚴禁使用。

2.7 養護的重要性

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

2.8 攤鋪前梁板濕潤的重要性

鋼筋混凝土橋面鋪裝施工前必須保證梁板充分濕潤，阻止梁板因干燥而迅速吸收水泥混凝土內部的水分，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生裂縫后的處治措施

鋼筋混凝土橋面鋪裝層出現裂縫時，應根據裂縫破壞程度，采取行之有效的處治措施。

1）鋼筋混凝土鋪裝層出現小面積或局部裂縫時，可進行切割觀察，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通過特別加強措施等辦法予以處理；當個別裂縫較深時，可采用鑿槽嵌補的方法修復。通常沿開裂方向鑿槽，槽兩邊的混凝土面必須修理平整，并且將槽內清除干凈，然后在槽內填充各種粘結材料，如環氧砂漿、瀝青等。

2）鋼筋混凝土橋面鋪裝層出現裂縫的情況非常嚴重時，應進行認真的研究和分析，找出產生大面積裂縫根本原因，從源頭上進行排除和治理。也可通過計算采用加鋪適當厚度的鋼纖維混凝土的方法進行修復。鋼纖維混凝土宜采用粗細骨料、鋼纖維(95kg/m3）和水泥先干拌然后再加水攪拌，其澆筑方法與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合，保證其整體性，充分發揮其彎拉強度高、抗裂、抗疲勞、耐磨、抗沖擊性能好的特點。

4 結論

近年來我國對于橋面鋪裝體系的設計、施工和材料的選擇等方面都積累了一定的經驗，但由于公路工程的特殊性，地理位置和施工環境等因素對公路工程的質量影響很大。本文就鋼筋混凝土橋面鋪裝層的早期裂縫談了幾點看法，以期對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防措施[J].廣東交通職業技術學院學報，2006(4).

[2]JTGD62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范.

[3]JTJ041-2000公路橋涵施工技術規范.

[4]JTJ037.1-2000公路水泥混凝土路面滑模施工技術規程.