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、梁體變形和環境因素的作用，其變形和應力特征與主梁及橋面板結構型式密切相關，一方面可分散荷載并參與橋面板的受力，另一方面起聯結各主梁共同受力的作用；既是橋面保護層又是橋面結構的共同受力層，所以具有足夠的強度和良好的整體性，并具有足夠的抗裂、抗沖擊、耐磨性能。

近年來，隨著公路事業的發展，新建橋梁越來越多，梁橋特別是連續型梁橋，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則網狀裂縫，或較長且比較規則的縱、橫裂縫或裂紋，也有的是局部碎裂等病害。混凝土橋面鋪裝裂縫問題已成為一個非常復雜的問題，在全國范圍內普遍存在，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的方法，但很多在實際應用中效果不佳。橋面裂縫的發展和鋪裝層的破壞，應引起我們足夠重視，應盡早進行處理，在施工過程中嚴格控制各道工序質量，盡量減少裂縫的產生和發展，以保證橋梁的使用壽命。

1 橋面鋪裝層裂縫成因分析

1.1 設計原因

橋梁的結構理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現行規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用了幾十年，隨著交通量的增大，現行鋪裝與重型、超重型汽車的增多和車速的增快已不相適應。在現有的橋涵設計規范中，未見對橋面鋪裝設計有明確的要求，設計人員在設計計算時，有的將防水混凝土層作為二期恒載參與計算，有的將它作為結構的一部分參與計算，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行，兩次澆筑的混凝土粘結不充分，與上部結構一起參與計算不盡合理。

1.2 施工原因

1.2.1 梁板預拱度等控制不嚴

1）預制混凝土空心板梁放張時間過早（未達到規定的放張強度或彈性模量值偏低），導致空心板梁的反拱值大于設計值，其對橋面鋪裝層厚度產生影響，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，預制過程中部分空心板梁的高度大于設計值，致使架梁后梁頂標高高低不均，造成鋪裝層厚度不均，局部厚度偏小的部位，因鋼筋保護層厚度不足，橋面混凝土容易開裂。

由于橋梁上部結構在施工中支架的沉降及預應力反拱無法十分準確地預測，或由于施工工藝控制欠佳，施工中主梁頂面標高與設計值相符是比較困難的，一般在測量主梁頂面標高后對其進行調整以保證橋面的厚度。如果調整不好，就會造成鋪裝層厚度不均，使有的地方厚度偏小。

1.2.2 原材料質量不達標

1）水泥：安定性不合格，游離的氧化鈣含量超標，水泥出廠時強度不足，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，導致水泥和拌合水用量加大，不但影響混凝土的強度，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力，降低混凝土強度。

3）拌合水及外加劑：拌合水或外加劑中氯化物等質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脫皮、裂縫、剝落等現象。

1.2.4 混凝土振搗不密實

橋面鋪裝因為厚度小，所以振搗時盡可能使用振搗梁進行振搗，確保混凝土的密實，不應單獨使用插入式振搗器進行。

橋面鋪裝大面積混凝土澆筑時，鋼筋網片之間的間距比較密，而且混凝土從干硬性，低動性，現場攪拌，轉向集中攪拌，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，易出現空洞、蜂窩等現象，導致混凝土成型后出現裂縫及抗拉強度降低。

1.2.5 鋼筋網片變位

目前橋梁施工項目中，橋面鋪裝層中多采用ф8或ф10鋼筋，網距一般為10cm×10cm、15cm×15cm或20cm×20cm。鋼筋焊網在進行綁扎和澆筑混凝土時，受到施工人員、運輸機具碾踏和混凝土拌合物的自重壓力，導致其變位，削弱了鋼筋網的分布筋作用和承受荷載的能力，尤其對于出現負彎矩的橋面鋪裝層，更容易因此而出現橋面裂縫等損壞。另外，混凝土罐車有時直接運送混凝土到作業面，造成鋼筋網片的上部保護層變得很大，這也是造成裂縫的直接原因。

1.2.6 施工縫處理不當

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

1.2.7 養護及拆模不當

橋面鋪裝施工時初期養生不夠，使混凝土發生急劇干縮，也會導致橋面鋪裝層裂縫的發生。

混凝土構件在施工過程中，若對拆除支架施工工序不對，使混凝土構件產生瞬時動荷載，而這種瞬時動荷載會對結構產生巨大的沖擊作用，也會產生裂縫。而此時產生的裂縫一旦發展成永久裂縫，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是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成電裂狀，形狀沒有任何規律。

2 減少橋面鋪裝層裂縫的對策

2.1 加強原材料質量控制

2.1.1 水泥

水泥進場后，應及時對安定性、強度等技術指標進行復檢，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。另外水泥標號越低、單位體積用量越大，則混凝土收縮越大，且發生收縮時間越長。

2.1.2 主骨料

骨料中石英、石灰巖、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 加強施工過程質量控制

2.2.1 振搗方式及時間

機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應根據機械性能決定，一般以5～15s/次為宜。時間太短，振搗不密實，形成混凝土強度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發生收縮裂縫。

對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構造鋼筋也可明顯提高混凝土的抗裂性。總之，加強振搗，可預防橋面鋪裝層裂縫的產生。

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度，二是使混凝土表面產生的細微裂縫愈合，但過度振搗和抹面，使水泥和細骨料過多上浮至表面，常使混凝土表面出現龜裂。收水抹面一般以三遍為宜。

2.2.3 設置定位鋼筋

橋面鋪裝層的鋼筋網過去常用混凝土墊塊定位，墊塊容易走位而失去定位作用。鋼筋網片墊塊間距過大或墊塊小，使鋼筋網片貼近鋪裝層頂面，致使保護層過厚，鋼筋起不到應有的作用。采用鋼筋段支撐定位則克服了這一缺點。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焊接，另一端支撐于梁面上，對鋼筋網實行多點支撐。同時，施工中應避免人和機具在鋼筋網上碾壓，防止鋼筋出現大的變形，對于封閉行人很困難的橋梁，應采取半幅施工的方法，避免行人在已綁扎好的鋼筋網上通行。

2.2.4 合理設置伸縮縫

在橋面鋪裝完工24h內宜在橫向和縱向用混凝土切割機切出假縫，防止溫度和收縮裂縫的出現。雖然沒有明確要切縱向假縫，但根據施工經驗和大多裂縫的實際情況，縱向切縫也是必要的。

2.2.5 養護方法

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

2.3 加強養護管理

混凝土終凝前，在干熱或刮風天氣使混凝土表面水分蒸發過快，混凝土表面產生急劇的體積收縮，此時混凝土還沒有強度，表面將出現龜裂；混凝土在養護一段時間后出現干燥收縮裂縫，往往為表面性的較淺較細裂縫。上述裂縫產生的主因是混凝土養護不周。因此，養護期內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護，并適當延長混凝土的養護時間。冬季施工時要延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑進行養護。

2.4 適當使用外摻料

在平時的施工過程中，發現根據工程具體情況，適當使用外摻料，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，降低混凝土出現拉應力的起始點溫度，減少混凝土降至環境溫度的溫差，防止溫度裂縫的產生。粉煤灰的摻量一般為水泥用量的15%左右。現如今的商品混凝土，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

適應的膨脹劑和引氣劑對于提高混凝土抗干縮和抗折強度，預防混凝土成品的裂縫也有十分明顯的作用。

3 結束語

鋼筋混凝土橋面鋪裝層的裂縫是一個較復雜的問題，它涉及到設計、施工、管養等方面，某一環節疏忽就可能導致質量問題的發生，影響橋梁結構的耐久性。本文簡要分析了裂縫產生的原因，并提出了相應的防治措施。在具體實踐中，應重視以下幾點：

1）加強對預應力板梁空心板的施工質量控制，避免預拱度超限；

2）嚴格控制鋼筋網片的安裝質量和保護層厚度，發揮其抗裂作用；

3）優化混凝土配合比設計，選用優質骨料，確保混凝土澆筑質量；

4）細化每道工序的施工工藝，完善技術交底，提高操作工人的技能；

5）根據氣溫及環境特點，充分重視混凝土養護。

總之，要減少和控制橋面鋪裝層的裂縫，首先應從設計入手，然后抓好每一道施工程序的質量管理，并對原材料、施工環境、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階段的養護費用。因此，加強施工階段的質量控制意義尤為重要。

［1］全國一級建造師執業資格考試用書編寫委員會編寫.公路工程管理與實務[M].2 版.中國建筑工業出版社,2007.

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