钢筋混凝土桥面铺装裂缝成因分析及应对措施

郭瑞春 李咸友

摘要：论文讨论了钢筋混凝土桥面铺装层的重要性及引起裂缝的成因，提出了桥 面铺装裂缝的应对措施 。

关键词：桥面铺装裂缝应对措施

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

桥梁，往往是一个国家或者一座城市的象征，我国改革开放以来,桥梁建设取得巨大成就，现有桥梁已经超过60万座，尤其最近20年，我国建造的桥梁数量比任何一个国家建造的桥梁要多三倍，我国已成为桥梁大国，但离桥梁强国还有很一段距离，究其原因，我们的桥梁建设中存在质量安全问题多，施工精细化程度低，尤其对桥面的是施工重视程度不足而导致裂缝的弊病不少，因此，如何合理改进桥面施工工艺，减少桥面裂缝已经越来越引起人们的注意。

1 桥面铺装的功能

桥面铺装也称行车道铺装，其功用是保护属于主体梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎（或履带）的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并能使车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用，同时桥面铺装可以联结各主梁使其共同受力的作用，所以，桥面铺装层是一个复杂的动力体系，要求桥面铺装具有足够的强度、整体性和耐久性。如果发生裂缝，将使梁板直接承受车辆荷载冲击增加结构受力负担，进而影响行车安全。

2 桥面铺装的裂缝成因分析

桥面混凝土的抗拉强度很低,引起很小的拉应变就可能出现裂缝。混凝土结构在建造和使用期间，因为材料质量、施工工艺、环境条件和荷载作用等都可能使结构表面出现肉眼可见裂缝。在大量的工程实践中发现，钢筋混凝土结构的裂缝形态多样，发展程度有别，形成裂缝的主要原因有两类。

2.1 荷载作用产生的裂缝

由于桥面铺装的有限元分析模型可视为支撑在桥面主体结构上的薄板，桥面钢筋混凝土结构在长期荷载作用下,承受拉力或弯矩的部位在横截面上有一维的拉应力,承受剪力和扭矩的部位有主拉应力，这些部位都有可能出现垂直于主拉应力方向的裂缝。桥面结构在压应力作用下也可能产生裂缝。

2．2非荷载因素产生的裂缝

2.2.1 表面干燥收缩产生的裂缝

当桥面铺装层施工时处于干热环境或大风天气时，使用水灰比、砂率过大或者水泥用量过多都会加大桥面混凝土的收缩量。环境相对湿度越低则水泥浆的干缩量大。对于暴露外面面积很大的桥面板因环境湿度升高过快，风速大，再加上桥面板混凝土的过分干燥使桥面混凝土水分散失更快。这种干燥过程是由外向内部逐渐扩散，由此形成明显而不规则的表面干燥收缩裂缝。

2.2.2化学反应引起的裂缝

桥面混凝土在凝固过程中，水泥的水化作用在表面形成凝胶体，水泥浆逐渐变稠、硬化，并和粗细骨料凝结成一整体。在此过程中，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料的收缩变形。此收缩变形差使粗骨料受压，砂浆受拉，和其他应力分布。这些应力场在截面上的合力为零，但局部应力可能很大，以至在骨料截面产生裂缝。

2.2.3 温度变化引起的裂缝

热涨冷缩是水泥混凝土的性质，当环境温度发生剧烈变化时，桥面混凝土的相应变形（膨胀或者收缩）受到周围结构的约束，以及桥面标高控制不过大使桥面厚度发生突变时，都将在桥面结构内产生很大的附加应力，或内力重分布，混凝土所承受的抗拉强度是有极限的，当拉应力一旦超过外部混凝土所承受的极限时，就会在桥面板形成裂缝；桥面在露天或在多年的寒暑交替后，都将在表面出现不规则裂缝。

此外，梁板的扰度过大或者标高控制不好导致桥面的保护层厚度过薄，可能形成沿钢筋轴线的裂缝。这类裂缝的宽度一般较小（0.05—0.1mm），且深度浅，只涉及桥面的表层。

3 桥面铺装裂缝的应对措施

3．1加强施工精度化管理，确保桥面结构厚度

严格控制梁板结构尺寸，以保证梁板吊装后顶面标高满足设计要求。对于存放时间超过三个月的梁板进行加载预压，防止因预制梁板预拱度过大影响吊装后顶面标高。严格控制负弯矩齿板混凝土的高度，避免对桥面钢筋的正确位置造成影响，负弯矩张拉完成后对影响桥面铺装厚度的混凝土凿除。特别注意支座垫石的标高控制，应安排具有多年施工经验的人员施工，测量人员对施工全程进行监控，保证支座垫石顶面标高满足设计要求。

3.2优化施工工艺，严格质量控制

3.2.1重视桥面施工准备工作：桥面铺装层能否铺好，最为关键的是新老混凝土面能否粘结好根据理论分析可知，提高层间接触程度可以显著提高结构层的疲劳寿命，在施工中尽可能采取措施，保证各层粘结良好，避免滑动，桥面铺装前，应先凿除梁体表面浮浆，使表面粗糙，成齿形，且均匀，并用高压水枪冲洗，但注意不能积水。此外，还需将凿后的混凝土松散粒，砂石泥土等清除干净，有利于层间粘结牢固，可采用以下措施：① 在凿毛的清除干净的表面涂抹一薄层胶结剂；②加设新旧混凝土之间联系钢筋。

设置定位钢筋及保证钢筋保护层厚度。桥面铺装层的钢筋网在施工中常用混凝土垫块定位，而垫块易走位而失去定位作用。在现场可参与定位钢筋，如 Φ1O或Φ12钢筋，长度约6～12cm，双向间距约75cm，定位钢筋一端与钢筋焊接，另一端竖立支撑于梁面上，对钢筋网实行多点支撑。同时，施工时，应尽量避免人和机具在钢筋网上碾压，以防钢筋网出现大的变形。

3.2.2水泥混凝土桥面材料的控制：原材料是桥面施工中的重要组成因素，原材料的质量直接影响桥面工程的施工质量。粗骨料最大粒径应不大于20mm，粗骨料的含量在混凝土中的体积含量高，能减少混凝土的收缩，骨料弹性模量热膨胀系数对混凝土干缩也有影响，骨料弹性模量高，使混凝土的干缩和徐变就会受阻。在水泥混凝土桥面的施工过程中要特别注意原料的检测和计量。在施工过程中要对骨料的含水量进行细致的检测，保证每一个工作班组都检测一次，如果测量的含水量相差很大，就应该及时调整。同时也要对水泥的选择进行细致的评定，在桥梁桥面的水泥混凝土铺装中，水泥的强度是关键因素，施工时要严格根据设计规定进行水泥强度的选择，并保证水泥出厂的质量达标。别外对其它原材料的选择，也要符合施工的规范要求，没有特殊情况不能随意更改设计规定的原材料指标和型号。

3.2.3适当使用外掺料:根据工程具体情况，适当参与外掺料，如：①粉煤灰，可降低混凝土水化热，降低混凝土出现拉应力的起始点温度，减少混凝土降至环境温度的温差，防止温度裂缝的产生。②钢纤维，在混凝土中加入体积掺量为1．2%～2% 钢纤维，可以在混凝土中形成乱向分布的网状结构，其主要作用是在基材开裂后,阻滞和约束裂缝的发展,因而提高其强度,特别是变形的能力(延性和韧性)。③外加剂，适当的加入膨胀剂和引气剂对于提高混凝土抗干缩和抗折强度也具有一定的明显作用

3.2.4水泥混凝土的拌和及运输：在对水泥混凝土进行拌和作业时要保证混凝土的配比达到施工要求，并保证拌和设备的有效使用，每次拌和之前对设备进行调试和检修。在运输时要采用罐车进行运输工作，并泵送混凝土，尽量减少运输过程中水分的流失，避免混凝土发生离析现象。运输的中途不能出现停车等现象，尽量保证运输的时间在40分钟之内。

3.2.5 搅拌和浇筑的质量控制：（一）对水泥混凝土的有效搅拌，可以使水泥混凝土在模板中分布的更加均匀，增加其密实度，混凝土的搅拌是桥梁桥面铺装的重要工程。在搅拌时要保证搅拌机的连续运转，以保证混凝土的质量。（二）在浇筑前，要对桥面进行清理，可采用高压水枪进行冲洗，从而保证桥面清洁使混凝土与底层紧密粘结。浇筑之前要保证桥面的充分湿润，水泥混凝土的摊铺要均匀，布料时要采用平板振捣器振捣。并进行人工找平，一边找平一边用滚筒滚压。浇筑完成后要进行真空吸水，然后用刮尺刮平。在桥面铺装时施工作业必须保持连续，并避免在温度过高时进行作业。而且桥面水泥混凝浇筑的厚度一定要达到要求。（三）在桥面的铺装时应该尽量避免施工缝的设置，如果桥面不宽可以全幅进行浇筑，桥面较宽时则采取分幅施工。（四）水泥混凝土桥面很容易产生大量的裂缝，在施工过程中可以采取相应的措施加以防治，在桥梁铺面时，钢筋网的位置应该严格按规定设置，同时可加设真空吸水和抹光机抹面两道工序，以改善由于温差过大而造成的桥面裂缝。

3.3 加强养护工作的质量控制

水泥混凝土桥面的后期养护工作时分重要，混凝土干缩裂缝属于早期裂缝，它的产生在很大程度上是由于养护不当造成的，因此要注意施工期间的养护，有效的养护可以避免桥面裂缝的产生。水泥混凝土在抹平2小时以后，混凝土表面达到一定的强度时，便可以进行养护工作。在养护时一般采用湿麻袋或草垫进行覆盖，并保持混凝土表面的湿润，每天进行洒水，养护的时间为14天。在进行养护工作时要禁止车辆通行。

4 结语

由于桥面裂缝的成因比较复杂，必须认真重视，从施工精细化管理和施工工艺的控制采取措施进行防范，提高桥面的工程质量。

参考文献

[1] 姚玲森桥梁工程

[2]过镇海 时旭东 钢筋混凝土原理和分析

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。