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        橋面鋪裝層裂縫的預(yù)防措施

        2010-12-31 17:04:15糟永強(qiáng)
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        糟永強(qiáng)

        (伊犁公路總段尼勒克公路段,新疆 伊犁 835000)

        1 前言

        目前,隨著交通事業(yè)蓬勃發(fā)展,公路工程項(xiàng)目日益增多,橋梁工程較為普遍,下部基礎(chǔ)、上部大梁工程等關(guān)鍵項(xiàng)目施工質(zhì)量不斷提高,但是,橋面鋪裝層施工質(zhì)量往往被疏忽,只注重外觀質(zhì)量,施工工序控制不嚴(yán),致使橋面鋪裝層過(guò)早出現(xiàn)裂縫,松散、坑槽等病害,維修周期也越來(lái)越短。本文分析了橋面鋪裝層裂縫產(chǎn)生的機(jī)理和防治措施。

        2 橋面鋪裝層裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

        橋面鋪裝層在構(gòu)造上屬于剛性結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)破壞的原因受材料、溫度及施工工藝的影響。

        2.1 水泥干縮裂縫

        在構(gòu)成橋面鋪裝的水泥混凝土中,水在水泥石中以結(jié)合水、骨料層間水、吸附水和毛吸水的形式存在,當(dāng)橋面鋪裝層達(dá)到一定強(qiáng)度,用以作為水泥硬化所需的水分便會(huì)逐漸失去,水泥混凝土就會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。當(dāng)收縮均勻時(shí),一般不會(huì)產(chǎn)生裂縫,當(dāng)水泥混凝土不均勻收縮時(shí),橋面鋪裝便會(huì)有裂縫產(chǎn)生。

        橋面鋪裝層的不均勻收縮主要產(chǎn)生于兩方面原因:一是構(gòu)成水泥漿的集料對(duì)漿體的約束作用,使水泥漿體的收縮受到限制,內(nèi)部處于干縮裂縫應(yīng)力狀態(tài)。另一方面是由于預(yù)制板及路面的約束作用,限制了混凝土的收縮變形,迫使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生抵抗這種約束的應(yīng)力,從而產(chǎn)生干縮裂縫。

        2.2 溫度裂縫

        水泥混凝土具有熱脹冷縮性能,橋面鋪裝層的熱脹冷縮是在相鄰的部分或整體性限制條件下產(chǎn)生的。由于混凝土材料的抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)較其抗壓強(qiáng)度小,因而當(dāng)鋪裝層中產(chǎn)生拉伸變形時(shí),混凝土很容易引起開(kāi)裂變形。

        2.3 疲勞裂縫

        橋面鋪裝經(jīng)常承受沖擊及振動(dòng)荷載,會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生材料疲勞現(xiàn)象,引發(fā)局部引力集中而使材料出現(xiàn)裂紋。在外荷載達(dá)到材料應(yīng)力破壞上限時(shí),材料內(nèi)抵御應(yīng)力的能力不斷減弱,最終出現(xiàn)材料破壞,從而不斷減少應(yīng)力作用的有效面積,裂縫不斷擴(kuò)大,是混凝土出現(xiàn)疲勞裂縫。

        3 面鋪裝病害原因分析

        3.1 構(gòu)造原因

        3.1.1 橋面板剛度不足。對(duì)于部分橋梁為了減輕恒載,以增加鋼筋用量或采用高強(qiáng)度鋼筋來(lái)減薄橋面板的厚度時(shí)造成橋面板剛度不足,在重荷載的作用下引起較大的變形,加上車輛的連續(xù)沖擊震動(dòng),使橋面板及鋪裝層出現(xiàn)開(kāi)裂,且發(fā)展迅速。

        3.1.2 鋪裝層與梁表面粘結(jié)強(qiáng)度較低,在橋面進(jìn)行鋪裝前沒(méi)有將橋面板表面清洗干凈且鑿毛的密度和深度不夠,導(dǎo)致鋪裝層與梁面之間的粘結(jié)能力不足,在荷載作用下鋪裝層與主要承重構(gòu)件不能以一個(gè)整體來(lái)承受外荷載,破壞了混凝土的整體性,在行車的劇烈沖擊和荷載作用下容易使橋面出現(xiàn)脫皮、裂縫、剝落等現(xiàn)象。

        3.1.3 橋面防水層的影響。由于防水層的強(qiáng)度與主板的強(qiáng)度有差異,中間柔性?shī)A層會(huì)增大橋面板中部的板底拉應(yīng)力,處于防水層上的鋪裝層一經(jīng)開(kāi)裂,在車輪的動(dòng)力荷載以及雨雪水的侵蝕作用下,彼此間的縫隙會(huì)越來(lái)越大,直到松散脫落。

        3.2 施工原因

        3.2.1 鋪裝層厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出設(shè)計(jì)高程,或由于調(diào)整橋面縱橫坡、施工工藝控制欠佳等原因,施工中主梁頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)值相差較大,造成橋面鋪裝層厚度不均,使橋面鋪裝層局部過(guò)薄,削弱了橋面鋪裝的剛度和承載能力。

        3.2.2 鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)錯(cuò)位。鋼筋網(wǎng)在進(jìn)行綁扎和澆注混凝土?xí)r,受到施工人員、機(jī)械和混凝土自重的壓力,導(dǎo)致其緊貼橋面板而改變了原設(shè)計(jì)鋼筋位置,削弱了鋼筋網(wǎng)的分布筋作用承受荷載的能力,容易因此出現(xiàn)橋面裂縫等損壞現(xiàn)象。

        3.2.3 混凝土的溫縮和干縮作用。由于混凝土硬化初期抗拉強(qiáng)度低,若溫縮或干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度,將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生早期裂縫,造成橋面的過(guò)早損壞。

        3.2.4 是混凝土質(zhì)量的影響?;炷恋氖┕べ|(zhì)量直接影響橋面鋪裝層的使用壽命。混凝土的原材料、級(jí)配,拌合物的和易性較差或施工控制不良造成混凝土蜂窩,局部過(guò)振或欠振,強(qiáng)度降低等缺陷。這些缺陷破壞了鋪裝層的整體性,降低了鋪裝層抗裂、抗沖擊、抗彎曲的能力。使鋪裝層建成后經(jīng)過(guò)短期荷載作用容易發(fā)生混凝土的破壞。

        3.3 外界環(huán)境的影響

        3.3.1 是荷載過(guò)大及沖擊影響。對(duì)于目前增長(zhǎng)較快的重載交通及超載,加重了橋面鋪裝層的負(fù)荷,并且軸重的增加形成較大的沖擊荷載。在路面不平整或橋面伸縮縫、施工縫位置,沖擊作用更為明顯,造成橋面鋪裝層特殊位置或局部先期破壞,并促使破壞向其他部位擴(kuò)展惡化。

        3.3.2 是交通組織的影響。在公路交通組織管理中,由于車道的功能劃分,使橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)始終處于偏載狀態(tài),加快了主車道鋪裝層的疲勞,使主車道鋪裝層容易發(fā)生各種病害并以較快的速度發(fā)展。

        4 裂縫解決方法

        4.1 確保橋面鋪裝層厚度

        橋面鋪裝層設(shè)計(jì)與普通混凝土路面設(shè)計(jì)基本一樣,但由于其是在剛性預(yù)制板上澆筑的混凝土,受力情況發(fā)生了很大變化,使得橋面鋪裝層裂縫,產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜,根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因分為干縮裂縫、溫度裂縫和疲勞裂縫,對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響因素主要有厚度、外摻料、集料、層間粘結(jié)狀況及養(yǎng)護(hù)等。

        施工中,由于梁體的拱度,梁頂面并不是一個(gè)理想的平面,致使橋面鋪裝層混凝土厚度不均,因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮,滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)最小厚度,在施工時(shí)嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力梁的存放時(shí)間,超出規(guī)范要求存放時(shí)間的應(yīng)采取預(yù)壓措施,從而保證梁體拱度的均勻性,減少鋪裝層厚度差異。

        4.2 施工中的幾項(xiàng)措施

        橋面鋪裝層能否鋪好,最為關(guān)鍵的是新老混凝土面能否粘結(jié)好,在進(jìn)行橋面鋪裝層施工中應(yīng)著重作好以下幾點(diǎn)工作:

        (1)根據(jù)理論分析可知,提高層間接觸程度可以顯著提高結(jié)構(gòu)層的疲勞壽命,在施工中盡可能采取措施,保證各層粘結(jié)良好,避免滑動(dòng),橋面鋪裝前,應(yīng)先鑿除梁體表面浮漿,使表面粗糙,成齒形,且均勻,此外,還需將鑿后的混凝土松散粒,砂石泥土等清除干凈,有利于層間粘結(jié)牢固,可采用以下措施:①在鑿毛的清除干凈的表面涂抹一薄層膠結(jié)劑;②加設(shè)新舊混凝土之間聯(lián)系鋼筋。

        (2)原材料質(zhì)量要好。粗骨料最大粒徑應(yīng)不大于20mm,粗骨料的含量在混凝土中的體積含量高,能減少混凝土的收縮,骨料彈性模量熱膨脹系數(shù)對(duì)混凝土干縮也有影響,骨料彈性模量高,使混凝土的干縮和徐變就會(huì)受阻。

        (3)設(shè)置定位鋼筋及保證鋼筋保護(hù)層厚度。橋面鋪裝層的鋼筋網(wǎng)在施工中常用混凝土墊塊定位,而墊塊易走位而失去定位作用。在現(xiàn)場(chǎng)可參與定位鋼筋,如Φ10或Φ12鋼筋,長(zhǎng)度約6~12cm,雙向間距約75cm,定位鋼筋一端與鋼筋焊接,另一端豎立支撐于梁面上,對(duì)鋼筋網(wǎng)實(shí)行多點(diǎn)支撐。同時(shí),施工時(shí),應(yīng)盡量避免人和機(jī)具在鋼筋網(wǎng)上碾壓,以防鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)大的變形。

        (4)確保養(yǎng)護(hù)期。混凝土干縮裂縫屬于早期裂縫,它的產(chǎn)生在很大程度上是由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的,因此要注意施工期間的養(yǎng)護(hù),保持一定的濕度。

        (5)適當(dāng)使用外摻料。根據(jù)工程具體情況,適當(dāng)參與外摻料,如:①粉煤灰,可降低混凝土水化熱,降低混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的起始點(diǎn)溫度,減少混凝土降至環(huán)境溫度的溫差,防止溫度裂縫的產(chǎn)生。②鋼纖維,在混凝土中加入體積摻量為1.2%~2%鋼纖維,可以在混凝土中形成亂向分布的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而控制混凝土干縮。③外加劑,適當(dāng)?shù)募尤肱蛎泟┖鸵龤鈩?duì)于提高混凝土抗干縮和抗折強(qiáng)度也具有一定的明顯作用。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        橋面鋪裝層雖然在橋梁中所占的體積并不大,但它對(duì)交通的影響是非常大的。針對(duì)鋼筋混凝土橋面鋪裝產(chǎn)生早期病害的原因在設(shè)計(jì)和施工中采取相應(yīng)措施,在一定程度上是可以延長(zhǎng)橋面鋪裝層的使用壽命。

        [1]何暢.簡(jiǎn)支梁橋橋面連續(xù)構(gòu)造性能改善的研究[D].重慶交通學(xué)院,2004.

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