鋼箱梁橋面鋪裝裂縫防治措施

李花

中鐵十六局集團第四工程有限公司

鋼箱梁橋面鋪裝裂縫防治措施

李花

中鐵十六局集團第四工程有限公司

在橋梁施工過程中，由于外界因素及砼自身的性質(zhì)的原因，砼表面裂縫是不可避免的，且引起混凝土出現(xiàn)裂縫的原因具有一定的綜合性且相對復(fù)雜，因此，為避免混凝土表面發(fā)生裂縫，應(yīng)當根據(jù)具體原因采取相應(yīng)的措施。本文依托昆明市南二環(huán)跨南廣場地下車站老橋改造項目，首先對鋼箱梁橋面鋪裝的施工技術(shù)進行研究，再對施工中的問題及質(zhì)量控制措施進行分析。

橋面鋪裝；裂縫；新材料

1 工程概況

昆明市南二環(huán)跨南廣場地下車站老橋改造工程屬于昆明市軌道交通地鐵火車站改造的一部分，因地鐵火車站地下穿越南過境時，與南過境老橋樁基沖突，需對此處老橋進行改造，拆除原（20.6+20.6）m兩跨空心板梁及下部結(jié)構(gòu)，修建40m長的跨鋼箱梁，其中兩幅主線梁，每幅的橋?qū)挒?2.75m，南側(cè)匝道橋梁橋?qū)?m，北側(cè)匝道橋梁的寬度為7m。總投資約2700萬元。

此次改造工程為拆除原老橋，重新架設(shè)鋼箱梁，鋼箱梁頂橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為6cm的砼，同時為了防止橋面出現(xiàn)裂縫，將橋面分成小塊，每小塊面積為10m2，并且設(shè)置鋼絲網(wǎng)片，采用的鋼絲網(wǎng)片直徑為3.5mm，網(wǎng)片之間的距離為5cm，總鋪裝面積達1180m2。

2 存在的病害原因

2.1 水泥水化熱引起的裂縫

水泥在進行水化反應(yīng)時會釋放大量熱量，且釋放熱量多發(fā)生在澆筑完成后的7天時間內(nèi)，單位普通水泥可以釋放約500J熱量。如果施工過程中水泥的用量在350Kg/m3至550 Kg/m3之間，那么單位混凝土能夠釋放約17500KJ熱量，這將直接影響混凝土內(nèi)溫度的升高。尤其薄壁大面積的混凝土，升溫現(xiàn)象更加明顯。因混凝土內(nèi)外散熱的條件有一定的差異，所以混凝土中心位置的溫度升溫較高，形成溫度梯度，引起混凝土外表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力，當拉應(yīng)力不滿足極限抗拉強度時，混凝土的外表則出現(xiàn)裂痕。

2.2 混凝土收縮產(chǎn)生裂縫

在空氣中混凝土硬結(jié)過程中體積會發(fā)生縮短。在無外荷載作用下，混凝土為自由變形，但是當外部有支承等束縛時，混凝土中將出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而使混凝土出現(xiàn)裂縫。引起混凝土開裂的原因主要有三種，分別是溫度縮短、枯燥縮短及塑性縮短。硬化前期，水泥石因水化凝固而使體積發(fā)生改變，硬化后期則是混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

2.3 外界氣溫濕度變化的影響

在施工期間，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫主要是由于外界的溫度改變所引起的。混凝土的內(nèi)部溫度主要是由于水泥水化熱升溫、澆筑溫度以及散熱溫度共同作用的結(jié)果。并且當外界氣溫下降時又將導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生溫度梯度。當外界氣溫降低速度較大時，將產(chǎn)生更大的溫度應(yīng)力，極易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂。同時外界濕度也會對混凝土開裂產(chǎn)生一定的影響，當外界濕度出現(xiàn)下降時，混凝土將加快干縮的速度，進而引起混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 預(yù)防措施

3.1 原材料

3.1.1 水泥的挑選

根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，引起混凝土開裂的主要原因是水泥水化時釋放大量的熱量，因此，在施工過程中，混凝土應(yīng)當選用低熱火山灰水泥或礦渣硅酸鹽水泥，同時在混凝土中應(yīng)最大程度的降低水泥的用量，混凝土體積保持穩(wěn)定。為防止混凝土因降低水泥用量而導(dǎo)致強度不足，可采取適當添加活性細骨料等措施。例如，用粉煤灰代替之前的水泥含量。

3.1.2 骨料的挑選

粗骨料的選擇應(yīng)當根據(jù)具體的現(xiàn)場施工情況，盡可能的選擇級配良好且質(zhì)量優(yōu)的石子，該方法既能夠降低用水量，也能夠降低水泥的用量，同時還能夠避免混凝土出現(xiàn)泌水及縮短等問題。細骨料的選擇應(yīng)當選用粒徑均勻的中粗砂，降低混凝土干縮，減小水化的熱量，該措施可有效地控制混凝土的裂縫。

3.1.3 摻加外加料和外加劑

適當添加粉煤灰，能夠降低水泥的用量，達到降低水化熱的效果。但是粉煤灰的摻量應(yīng)當小于30%。當混凝土通過泵送進行施工時，不可為增加混凝土流動性，而對水及水泥用量進行盲目的添加，該做法的最終結(jié)果是致使凝結(jié)硬化過程中混凝土收縮量的加大，最終導(dǎo)致不規(guī)則的裂縫產(chǎn)生。在相等的強度下，適量的添加高效減水劑能夠加大混凝土和易性，降低水泥的用量以及水化熱，同時能夠有效地延遲水化熱的開釋速度。

3.2 其他措施

3.2.1 增配構(gòu)造筋

原則采用小直徑、小間距。因此在下一步施工中采用鋼絲網(wǎng)代替鋼筋網(wǎng)，這樣保證了小直徑，同時有保證了強度。施工中采用φ3.5mm，間距為5cm的鋼絲網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)下面墊U型鋼筋。如下圖：

該處施工需嚴格控制鋼絲網(wǎng)保護層厚度，保護層若太薄，則容易使鋼絲長期受二氧化碳侵蝕碳化，或由于氯化物接入，因其鋼絲表面氧化膜破壞，進而銹蝕，對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹力，引起混凝土開裂、剝離。鋼絲因銹蝕而使其斷面的有效面積減小，從而降低結(jié)構(gòu)的承載能力，引起各種形式裂縫，裂縫也會加速鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)最終的破壞。所以在施工中要嚴格控制厚度，澆筑前崩線，防止出現(xiàn)保護層過薄現(xiàn)象。

3.2.2 分割鋼板區(qū)域施工

由于應(yīng)力集中，砼內(nèi)部應(yīng)力無法釋放，因此在施工中應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取措施，我部施工時將橋面分成若干份，每份面積約16㎡，格與格之間與鋼板隔開，這樣每片砼就能自由釋放能量，并且互不影響。鋼板采用厚度為6mm，寬度為橋面鋪裝厚度，這樣砼澆筑時收面也比較容易。

3.4 混凝土澆筑完成后溫度的控制

⑴控制混凝土入模的溫度，而影響其溫度的是出機溫度，同時入模溫度也會因運輸距離、氣溫以及轉(zhuǎn)運次數(shù)的不同而有差異。當施工時氣溫較高時，為避免太陽輻射，應(yīng)當采用布對現(xiàn)場露天砂石進行掩蓋，另外砂石在澆筑前應(yīng)當采取冷水進行降溫，混凝土攪拌時增加冰水。為避免因冬季施工中止而使混凝土受凍，需采用較高的溫度進行混凝土的澆筑。

⑵為使混凝土溫度能夠均勻上升，需嚴格控制混凝土澆筑速度以及一次澆注的厚度和高度。為保證振搗的密實，對振搗的時間要嚴格把控，嚴禁出現(xiàn)過振以及漏振的現(xiàn)象。控制好砼的塌落度，通常為8～12cm。

⑶混凝土溫度的監(jiān)測與控制，為降低混凝土水化熱，在其表面采取冷卻循環(huán)水措施，同時散水養(yǎng)護，完成混凝土的澆筑后，在砼初凝時用塑料薄膜將砼蓋住，然后在其上面散水養(yǎng)護，（灑水用噴霧器進行，可確保養(yǎng)護均勻性，下圖為薄膜養(yǎng)護）使混凝土內(nèi)部熱量得到及時的散發(fā)。

此外，混凝土的養(yǎng)護為混凝土施工工程中的重點工序。應(yīng)當對其濕度、溫度以及內(nèi)外溫差進行嚴格控制，防止混凝土出現(xiàn)開裂。混凝土澆筑結(jié)束后，需立即對其頂面進行覆蓋。其主要作用是：防止外表水分由于蒸發(fā)而吸收熱量，最終加速溫度的下降，導(dǎo)致內(nèi)外的溫差更大。施工中布置常人緊盯養(yǎng)護工作。

4 結(jié)束語

結(jié)合實際工程，從理論上對鋪裝層混凝土裂縫的預(yù)防措施進行研究，盡管國內(nèi)外專家對混凝土開裂形成的原因具有不同看法，但是在防止的措施上較為一致，另外，實際工程中也得到良好的應(yīng)用效果，要想完全控制混凝土的開裂必須在實際的施工中多觀察比較，總結(jié)分析開裂的原因，尋找更有效地預(yù)防措施。

［1］王煜壽.速凝型路面坑洞修復(fù)劑在橋涵上部結(jié)構(gòu)應(yīng)急處治中的應(yīng)用[J].科技視界,2014(18)：195～294.

［2］上海奧茨橋隧養(yǎng)護工程技術(shù)有限公司.馬家堡橋橋面鋪裝裂縫處治方案[Z].

［3］徐世法,羅曉輝等.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，2015,16(3)：33～39.

姓名：李花，性別：女，籍貫：河北滄州，民族：漢族，出生：1982年5月，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：市政、建筑工程施工。