淺談橋面鋪裝裂縫成因與防治措施

彭小文

（中鐵二十四局集團(tuán)西南建設(shè)有限公司，四川成都 610052）

0 引言

現(xiàn)階段我國(guó)很多地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件已經(jīng)較為發(fā)達(dá)，市民的交通出行更加便捷，交通運(yùn)輸量也在增多，因此需要修筑大量的橋梁工程。水泥混凝土作為常見(jiàn)的建筑材料，普遍應(yīng)用在橋梁工程中橋面施工。但受各類(lèi)因素的影響，許多的混凝土橋面鋪裝在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)裂縫，甚至在未使用時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)微的裂縫，這對(duì)混凝土橋面中的相關(guān)鋪裝層（水泥層面的鋪裝層等）性能造成不良影響，并且橋梁后續(xù)正式投入使用后同樣容易影響道路通行性能。近年來(lái)，混凝土橋面鋪裝開(kāi)裂問(wèn)題已逐漸引起相關(guān)科研工作者關(guān)注，橋面鋪裝開(kāi)裂問(wèn)題已經(jīng)納入研究范疇，近年來(lái)的系列研究成效顯著，但仍未能在根源上徹底解決問(wèn)題，相關(guān)研究仍需繼續(xù)。因此，需要繼續(xù)研究橋面容易開(kāi)裂的原因以及最大程度上避免裂縫產(chǎn)生的方法。研究橋面的裂縫問(wèn)題有助于提升路橋工程的質(zhì)量，使路橋更加穩(wěn)定、安全、舒適，使用壽命更長(zhǎng)[1]。

1 工程案例

在我國(guó)某市的橋梁工程中，對(duì)于橋梁的橋面，橋梁頂面布置：0.55m（護(hù)欄）+11.7m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.55m（護(hù)欄）+0.4m（中間分隔帶）+0.55m（護(hù)欄）+11.7m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.55m（護(hù)欄），橋梁荷載等級(jí)-Ⅰ級(jí)。橋梁采用預(yù)制T 型橋梁，單跨長(zhǎng)度30m，高度2m。橋梁裂縫的具體位置在橋梁的左側(cè)區(qū)域，橋梁左側(cè)區(qū)域的橋面已經(jīng)出現(xiàn)明顯的裂縫，所鋪裝的混凝土表面裂縫呈龜狀形態(tài)分布，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，裂紋寬度主要為0.1～0.5mm，部分裂紋寬度0.5～1mm，深1～8cm，裂縫位置嚴(yán)重的為負(fù)彎矩張拉處。

2 橋面混凝土裂縫成因

在仔細(xì)了解橋面的施工全程后，結(jié)合施工人員的鋪裝實(shí)際情況，與施工時(shí)橋面的實(shí)際開(kāi)裂情況，進(jìn)行鉆芯取樣判斷裂縫原因，最終判斷出橋梁表面開(kāi)裂原因包括混凝土原因、橋面厚度不均勻的原因、施工工藝原因、施工組織原因等。同時(shí)開(kāi)裂受外界因素的影響，如氣溫過(guò)高、過(guò)于干燥，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)溫濕度不合理等。

2.1 混凝土原因

因混凝土為C50，屬于高性能混凝土，通常情況下在拌制混凝土?xí)r為提升混凝土性能，通過(guò)降低水與所有膠凝材料用量的比值，并且拌制時(shí)添加相關(guān)的外加劑與無(wú)機(jī)礦物粉末等。但上述的水與所有膠凝材料在拌制混凝土?xí)r，容易產(chǎn)生自由水分少的問(wèn)題，并且水泥混凝土的強(qiáng)度上升較快，加速自由水分流失，出現(xiàn)水分短缺的情況，使其自收縮力不斷加大，繼而出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂的不良情況，混凝土的耐久性能與強(qiáng)度均會(huì)下降。因此，在澆筑完混凝土后要及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行養(yǎng)生[2]。

2.2 橋面鋪裝厚度不均勻

預(yù)制梁片未考慮橫坡控制，相鄰梁片架設(shè)高差大，橋梁整體不在一個(gè)平面上，橋面混凝土出現(xiàn)厚度不一致的現(xiàn)象，梁片鑿毛效果不佳，導(dǎo)致相關(guān)的混凝土界面摩擦力不斷增大、新澆混凝土與原有的混凝土產(chǎn)生不均勻變形，在厚度過(guò)低或不同薄厚的連接處，會(huì)產(chǎn)生容易先受到破壞的截面，混凝土的收縮拉應(yīng)力較高，如果直接承受收縮拉應(yīng)力，混凝土的整體抗壓作用力會(huì)失衡，容易先受到破壞的截面就會(huì)出現(xiàn)裂縫，并且開(kāi)裂情況容易進(jìn)一步惡化。

2.3 施工工藝原因

（1）由于施工過(guò)程中天泵架設(shè)位置與澆筑位置同一幅，使得橋面中間處網(wǎng)片只能過(guò)程中鋪設(shè)，從而梁片表面預(yù)埋門(mén)字筋未能完全撬起，并且整橋鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層控制不嚴(yán)，相鄰橋面鋼筋保護(hù)層不均勻，網(wǎng)片與門(mén)字筋連接固定不牢固，導(dǎo)致混凝土整體性、抗疲勞能力降低。

（2）多數(shù)情況下橋面鋪裝施工為晝間，且溫度不斷升高，攤鋪過(guò)后抹光收面間隔時(shí)間長(zhǎng)短不一，把控不合理，水分蒸發(fā)較快，容易導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，抹面過(guò)程中補(bǔ)救效果不佳。

（3）外界供水養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，且高溫天氣下，高標(biāo)號(hào)混凝土水分的滲透性能下降、同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的收縮作用力而出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，未能提供不間斷的養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)不到位，未能完全、及時(shí)覆蓋薄膜與土工布。

2.4 施工組織原因

因路基馬道需要及時(shí)回填，而架梁及路面施工需要保證道路暢通，橋面鋪裝需要及時(shí)通車(chē)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，交通壓力大，通車(chē)荷載大，加劇裂縫的產(chǎn)生。

3 處理方案

在處理過(guò)程中，把潛在的質(zhì)量問(wèn)題徹底處理，避免影響已完成橋梁結(jié)構(gòu)安全。并且對(duì)于橋梁本身，需要注意避免破壞未發(fā)生開(kāi)裂部分的鋪裝層，盡量縮小擾動(dòng)范圍，保持整體穩(wěn)定性。目前針對(duì)混凝土表面細(xì)微裂縫和清晰裂縫及通縫處理的處治工藝有兩種：①表面噴砂完畢后，在表面鋪設(shè)熱瀝青與高性能路面裂縫處理材料，形成良好的夾層吸收應(yīng)力。②采用YJ-401 灌漿樹(shù)脂，通過(guò)自動(dòng)化的低壓灌漿進(jìn)行處理。以0.5mm 為裂縫標(biāo)準(zhǔn)寬度，當(dāng)裂縫大于或等于0.5mm 寬度時(shí)，采用YJ-401 灌漿樹(shù)脂自動(dòng)低壓灌漿法修補(bǔ)方式；當(dāng)裂縫寬度小于0.5mm 時(shí)，可采用噴砂完畢后同樣可以鋪設(shè)瀝青與高性能路面裂縫處理材料。具體處理方案如下。

3.1 細(xì)微裂縫處理

如果裂縫尺寸小于0.5mm，并且裂縫并無(wú)明顯方向變化感，可以適當(dāng)減小處理力度，將裂縫的表面加以簡(jiǎn)單封堵。首先施工人員需要對(duì)橋梁橋面進(jìn)行噴砂處理，隨后將橋梁表面徹底打掃，清除灰塵雜質(zhì)與障礙物，清掃干凈后在表面可以鋪設(shè)熱瀝青與高性能路面裂縫處理材料，能夠形成良好的夾層吸收應(yīng)力，促使橋梁路面的應(yīng)力不斷下降，具有良好的防水功能，避免水分的滲透蔓延對(duì)路面造成破壞，并且能夠有效降低混凝土路面的反射裂縫，向?yàn)r青等其他面層的傳播速度。此外，此過(guò)程中所采用的高性能路面裂縫處理材料屬于是一種聚丙烯類(lèi)型與滾卷類(lèi)型，通常情況下在路面的瀝青面層與橋面鋪裝層中進(jìn)行鋪設(shè)，能夠?qū)蛎娌煌Y(jié)構(gòu)層、面層的應(yīng)力進(jìn)行分散處理，基層的裂縫反射情況下降，最終能夠有效防水[3]。細(xì)微裂縫處理施工流程如圖1 所示。

圖1 細(xì)微裂縫處理施工流程

該處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①防裂基布具有防滲、防水、密封效果。②防裂基布鋪設(shè)在橋面混凝土與瀝青混凝土之間作為應(yīng)力吸收層，能降低路面表面應(yīng)力。③能良好連接上下結(jié)構(gòu)層。處理結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 處理結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 清晰裂縫及通縫處理

針對(duì)清晰的裂縫及通縫，可以將YJ-401 型號(hào)灌漿類(lèi)型的樹(shù)脂，通過(guò)自動(dòng)形式進(jìn)行低壓灌漿處理。此類(lèi)型的材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常適用于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫較小的情況下，具有不容易產(chǎn)生收縮變形、強(qiáng)度等級(jí)高、良好的柔韌性、環(huán)境適應(yīng)力優(yōu)等方面的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用特點(diǎn)，并且對(duì)于橋梁表面，適合應(yīng)用灌注在0.5mm 以上寬度的裂縫中。

（1）工藝流程。清晰裂縫及通縫處理施工流程如圖3 所示。

圖3 清晰裂縫及通縫處理施工流程

（2）材料配備。①按甲:乙=4:1 的比例混合攪拌均勻即可使用。②對(duì)于橋梁裂縫的真實(shí)寬度，結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇合適的環(huán)氧樹(shù)脂混合液進(jìn)行灌注處理，在液劑中可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂屘幚?，例如，添加丙酮、二甲苯等試劑進(jìn)行稀釋?zhuān)蛱砑酉嚓P(guān)的專(zhuān)用稀釋劑，防止出現(xiàn)樹(shù)脂黏性過(guò)強(qiáng)的情況，降低灌注難度。③建議合理控制材料，避免一次配備材料500g 以上，根據(jù)施工進(jìn)度靈活調(diào)節(jié)配備數(shù)量。

（3）施工方法。①基層處理，施工人員在噴砂結(jié)束后，需要將裂縫表面的灰塵雜質(zhì)進(jìn)行徹底清除，隨后在保證表面充分干燥與足夠牢固后，每15～20cm 的間隔對(duì)注入口進(jìn)行標(biāo)記處理，選擇位于寬度較大、有利開(kāi)口的區(qū)域加以標(biāo)記。②將底座粘貼牢固，在封閉裂縫之后，施工人員需要使用YJ-400 類(lèi)型的封縫膠進(jìn)行粘貼，能夠促使膠劑快速干燥，在之前標(biāo)注好的注入口區(qū)域?qū)Φ鬃M(jìn)行粘貼處理，并將膠劑在沿裂縫表面進(jìn)行不斷的涂刮，涂刮后預(yù)留充足的寬度，保障裂縫粘牢封嚴(yán)。③配制樹(shù)脂，連續(xù)注膠按比例配制YJ-401 灌漿樹(shù)脂，直接吸入樹(shù)脂到灌漿器中旋緊于底座上，松開(kāi)拉手進(jìn)行注膠。樹(shù)脂不足可反復(fù)補(bǔ)充，直至注滿(mǎn)全部裂縫。④在注膠結(jié)束后，需要將之前使用過(guò)的灌漿工具進(jìn)行拔除，對(duì)于基層在灌注結(jié)束后需要迅速將灌漿器進(jìn)行拆除處理，之后進(jìn)行仔細(xì)清洗，使用酒精等物品進(jìn)行清洗處理，在樹(shù)脂徹底凝固后，將底座及堵頭等敲除，并使用砂輪機(jī)對(duì)橋梁表面殘留的膠進(jìn)行打磨消除。

4 預(yù)防及控制措施

對(duì)于已出現(xiàn)裂縫的橋面鋪裝層，采用以上方法進(jìn)行處理，為保證后續(xù)工程質(zhì)量，在施工過(guò)程中加強(qiáng)控制，具體方法如下。

4.1 混凝土配合比的控制

拌和站的相關(guān)工作人員，需要控制混凝土各種原材料比例，根據(jù)砂石料的實(shí)際含水量等情況，選擇具體的水量，再對(duì)混凝土的坍落度情況與拌和時(shí)間等進(jìn)行控制，拌和時(shí)間每盤(pán)需要超過(guò)120s，以保證混凝土出廠時(shí)質(zhì)量達(dá)標(biāo)[4]。

4.2 施工工藝的控制

（1）梁片預(yù)制時(shí)注意橫坡控制，高度重視混凝土的表面鑿毛，增加混凝土表面粗糙度，使新舊混凝土具備良好的黏結(jié)力，嚴(yán)格梁片門(mén)字筋的預(yù)埋規(guī)范。梁片架設(shè)時(shí)嚴(yán)格控制相鄰梁片間的高差并及時(shí)測(cè)量復(fù)核，施工過(guò)程中同樣需要進(jìn)行鑿毛，鑿毛表面較為平整的混凝土，使表面能夠更加粗糙，使新舊混凝土均能具備良好的黏結(jié)力。

（2）對(duì)于鋪裝層的施工，在正式開(kāi)始施工之前，需要清除灰塵雜質(zhì)，將梁頂面的油污、質(zhì)地較為松散的混凝土、浮漿等徹底清理，然后進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)。

（3）加密鋼筋網(wǎng)片的支墊，把梁頂面預(yù)埋鋼筋撬起與網(wǎng)片進(jìn)行點(diǎn)焊或用廢鋼筋頭支墊，確保不受施工人員及混凝土自重等影響，導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)片下沉；同時(shí)控制好鋪裝層上保護(hù)層厚度不宜過(guò)大，降低鋼筋網(wǎng)片的抗裂能力。

（4）在磨光完成后及時(shí)覆蓋一層薄膜和一層土工布，并后期及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，土工布保證常濕。

（5）改變天泵架設(shè)位置，使之不與混凝土澆筑位置在同一幅。

4.3 優(yōu)化施工組織

（1）嚴(yán)格控制重型車(chē)輛、大型機(jī)械的通行速度，養(yǎng)護(hù)期間完全封閉兩側(cè)道路，禁止所有車(chē)輛通過(guò)。

（2）合理組織，并及時(shí)和攪拌站溝通，避免混凝土不能及時(shí)到場(chǎng)或者移動(dòng)天泵導(dǎo)致混凝土罐車(chē)積壓；及時(shí)反映混凝土的性能，遇到問(wèn)題立即處理，保證現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的性能良好。

（3）加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員的考核，增強(qiáng)管理人員的責(zé)任心[5]。

5 結(jié)論

綜上所述，整體水泥混凝土橋面鋪裝中，裂縫出現(xiàn)的原因包含多方面。經(jīng)分析，主要應(yīng)從混凝土配合比控制、施工工藝控制以及施工組織優(yōu)化等方面進(jìn)行防治。同時(shí)，在施工過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)施工材料、方法、混凝土澆筑完成后養(yǎng)護(hù)管理的控制，并合理規(guī)劃施工，優(yōu)化施工方案等，從而確保裂縫問(wèn)題能夠得到有效預(yù)防，進(jìn)而提高橋梁的整體施工質(zhì)量。