淺析水泥混凝土橋面鋪裝早期破損原因及防治措施

摘　要　通過調(diào)查河北省部分高速公路完工通車2年后的使用情況,發(fā)現(xiàn)水泥混凝土橋面鋪裝易出現(xiàn)混凝土開裂松散、唧漿等病害,嚴(yán)重影響行車安全及舒適性。主要從施工、設(shè)計(jì)的角度對引起水泥混凝土橋面鋪裝破壞的原因進(jìn)行了分析,對其防治措施談幾點(diǎn)看法,僅供同行參考。

關(guān)鍵詞　橋面鋪裝　破損原因　防治措施

中圖分類號　U443. 33　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼　A　　文章編號　1009 4539 (2007) 02 0059 03

1 　引言

　　目前河北省高速公路橋梁工程橋面鋪裝一般均采用復(fù)合型橋面鋪裝層,即下層采用水泥混凝土鋪裝層,上層為瀝青混凝土鋪裝層。橋面鋪裝層是車輪直接作用的部分,其作用是防止車輪直接磨耗行車道板,保護(hù)主梁免受雨水侵蝕,并對車輛輪重的集中荷載起分布作用; 橋面鋪裝層應(yīng)有一定的強(qiáng)度,并能滿足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等要求。水泥混凝土橋面鋪裝雖然在設(shè)計(jì)過程中不考慮直接參與受力的要求,但卻對荷載分布起到重要作用,因此其質(zhì)量不能忽視。下面主要從施工設(shè)計(jì)的角度對出現(xiàn)混凝土裂紋的情況進(jìn)行分析,找出造成水泥混凝土橋面鋪裝層過早開裂的主要原因,并對橋面鋪裝早期損壞的防治措施進(jìn)行了論述。

2 　水泥混凝土橋面鋪裝過早破損的原因分析

2. 1　橋面鋪裝層施工厚度不足　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      在梁板施工過程中,施工單位和監(jiān)理單位的質(zhì)量保證體系不完善,驗(yàn)收各環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán),造成成型的梁板尺寸過高;以及支座的高程控制不嚴(yán),高于設(shè)計(jì)高程;或者梁板的傾斜度過大,或者由于調(diào)整橋面縱橫坡等因素均可能造成梁板頂面高程高出設(shè)計(jì)值,因此造成了橋面鋪裝層厚度局部過薄,設(shè)計(jì)一般為8 ～12 cm,且規(guī)范要求不宜小于8 cm。

　　但由于上述原因,造成橋面鋪裝局部厚度不足,其剛度、耐磨耗的功能大大降低,進(jìn)而引起橋面鋪裝的早期損壞。

2. 2 　橋面鋪裝層與主梁表面混凝土結(jié)合差,不能

形成一體

　　在橋面鋪裝施工前,對梁板頂部的清理不徹底,梁板鑿、刷毛效果差,表層的浮漿、泥、油污、松散混凝土清理不凈,主梁表面未鑿毛或鑿毛的密度和深度不夠,這些都嚴(yán)重影響橋面鋪裝層與梁頂面混凝土之間的結(jié)合力,破壞了水泥混凝土的整體性,在車輛荷載的反復(fù)作用下,橋面鋪裝層就容易出現(xiàn)開裂、松散等情況。

2. 3　橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)變形、定位不準(zhǔn)確

　　橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)一般設(shè)計(jì)要求在3 ∶7,即處在中上部,但在實(shí)際施工過程,鋼筋定位不準(zhǔn)確,采用的支墊措施不到位,或貼于梁頂面、或位于下部;以及在澆注水泥混凝土過程中,由于不能經(jīng)受施工人員人為踩踏、運(yùn)輸機(jī)具碾踏等因素的影響,導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)嚴(yán)重變形,嚴(yán)重削弱了鋼筋網(wǎng)承受荷載的能力,尤其是負(fù)彎矩區(qū)的橋面鋪裝層,更容易因之而出現(xiàn)橋面裂縫等早期損壞現(xiàn)象。

2. 4　梁板設(shè)計(jì)斷面過小,梁板中部預(yù)拱度過大

　　在梁板設(shè)計(jì)過程中,為滿足經(jīng)濟(jì)的要求,尤其是T梁,斷面越來越小,這樣剛度比度受影響,預(yù)拱度很大,在運(yùn)營過程中撓度也很大。這樣如果按照規(guī)范要求安放梁板,在保證了支座處的鋪裝厚度的情況下,梁跨中的厚度就得不到保證;同時(shí)由于施工過程中,混凝土的離散性較大,對預(yù)應(yīng)力的施加不均勻等原因的影響, 這樣同批生產(chǎn)的梁板, 跨中拱度不同。

2. 5　防水混凝土強(qiáng)度過低

　　由于設(shè)計(jì)普遍存在的梁板強(qiáng)度與鋪裝防水混凝土的強(qiáng)度不同的情況,比如很多橋面鋪裝的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級為C30,而梁板的混凝土強(qiáng)度為C40、C50,在車輛荷載的作用下,橋面鋪裝混凝土受力狀態(tài)很復(fù)雜,由于強(qiáng)度低,也易造成破壞;同時(shí)在施工過程中,對橋面鋪裝混凝土的施工質(zhì)量重視不足,采用的原材料質(zhì)量低劣、砂率過大、水灰比控制不嚴(yán)、砂石料的級配控制差、抗?jié)B強(qiáng)度不足、混凝土拌和物和易性差以及施工過程中振搗不夠等因素造成混凝土出現(xiàn)蜂窩、氣孔過多等缺陷,造成其強(qiáng)度降低,耐久性不足,均破壞了鋪裝層的整體性,降低了其抗裂、抗沖擊、抗彎曲及耐磨的能力。

2. 6　養(yǎng)生措施不到位,混凝土干縮影響

　　橋面鋪裝若趕在大風(fēng)天氣施工,或施工完成后不及時(shí)進(jìn)行全覆蓋、全濕潤養(yǎng)生,或剛施工完成后,認(rèn)為踩踏外露鋼筋等因素,都易出現(xiàn)早期裂縫,裂縫深度多在5 ～20 mm 之間,施工質(zhì)量將大受影響。目前普遍存在著忽視混凝土養(yǎng)生現(xiàn)象,這更加促使溫度收縮和干縮裂縫的發(fā)育,造成橋面的過早損壞。

　　目前大橋橋面鋪裝多采用泵送混凝土工藝,為滿足泵送混凝土坍落度較大的要求,一般該值為12～16 cm,除摻入外加劑外,還加大了水泥用量和水灰比,這樣混凝土干縮將大大增加。同時(shí)水泥用量大時(shí)水化熱增大,引起行車道板和橋面鋪裝的溫差而產(chǎn)生變形約束。由于混凝土硬化初期的抗拉強(qiáng)度小,若干縮和冷縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度,則將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。

2. 7　施工縫處理不當(dāng)

　　橋面鋪裝應(yīng)力求少設(shè)施工縫,需設(shè)置施工縫的也應(yīng)設(shè)在墩臺頂?shù)奈恢?。橋面不寬時(shí)以全幅一次性澆注為好,橋面寬度大的可以分隔帶為分界面。但不少施工單位在進(jìn)行橋面鋪裝時(shí)隨意設(shè)置施工縫,且對施工縫的處理也不當(dāng)(如不按規(guī)范鑿毛等) 。此外,澆注混凝土過程中出現(xiàn)的間歇時(shí)間太長(一般不宜超過1 h) ,又沒有按規(guī)定設(shè)置施工縫。這些都嚴(yán)重地影響混凝土的連續(xù)性和整體性。

3 　水泥混凝土橋面鋪裝過早破損的防治措施

　　(1)抓好前期設(shè)計(jì)工作,保證最小設(shè)計(jì)厚度,且設(shè)置厚度均勻,達(dá)到較為理想的受力狀態(tài);防水混凝土的強(qiáng)度宜與梁體同強(qiáng)度或低一個(gè)強(qiáng)度。對于需要調(diào)整橫坡的橋梁,應(yīng)在蓋梁處及梁板頂面進(jìn)行調(diào)整,不宜最后在橋面鋪裝內(nèi)一次調(diào)整,這樣既不利于厚度施工,又影響了鋼筋的布設(shè)。

　　(2)抓好施工質(zhì)量的控制,橋面鋪裝工程應(yīng)作為獨(dú)立的單元工程實(shí)行專項(xiàng)管理,成立專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組,安排專業(yè)隊(duì)伍組織施工。適先進(jìn)行技術(shù)交底,從鋼筋綁扎、頂面清理、鋼筋支墊、混凝土澆筑方法、采用的工藝、設(shè)備、養(yǎng)生措施等各環(huán)節(jié)入手,可先進(jìn)行試驗(yàn)段的施工,通過檢測平整度、厚度等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)工藝中存在的問題而后進(jìn)行總結(jié)。尤其是施工質(zhì)量保證體系的建立和監(jiān)理工程師的驗(yàn)收不得松懈。具體的施工質(zhì)量控制應(yīng)抓好以下幾個(gè)施工環(huán)節(jié):

　?、贅蛎驿佈b施工前,應(yīng)認(rèn)真檢查梁板頂面的高程,特別應(yīng)注意齒板混凝土的高度,不能影響鋼筋的正確位置。梁板頂面的高程必須滿足橋面鋪裝的厚度要求,應(yīng)滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求,對超高的部分、負(fù)彎矩張拉齒板處多余的混凝土、不密實(shí)的混凝土必須提前進(jìn)行鑿除處理。

　　②梁板上凡是刷毛不到位,未達(dá)到混凝土結(jié)合露出小石子且密實(shí)處必須進(jìn)行鑿毛處理。

　　③認(rèn)真做好橋面清理工作,把梁板頂面的松散混凝土、油污、張拉槽內(nèi)的雜物浮漿等進(jìn)行清理,清理干凈后用高壓水槍沖洗。

　?、車?yán)格按照圖紙及技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋綁扎,位置要準(zhǔn)確,間距要均勻,鋼筋要順直,綁扎要牢固,鋼筋網(wǎng)的整體尺寸及網(wǎng)眼的尺寸、對角線長度均應(yīng)符合規(guī)范要求。注意做好鈍角處加強(qiáng)鋼筋的綁扎工作。鋼筋不能有銹皮、油污等。鋼筋網(wǎng)的高度控制,可用在鋼筋下墊鋼筋的方法解決,不宜使用砂漿墊塊,鋼筋綁扎完畢經(jīng)檢驗(yàn)合格后,應(yīng)盡快進(jìn)行橋混凝土的澆筑,澆筑混凝土前,禁止一切車輛和閑雜人員在綁扎好的鋼筋上通行,以避免鋼筋扭曲變形。

　?、輼蛎驿佈b澆筑混凝土?xí)r單幅宜全幅或應(yīng)分兩幅澆筑,縱縫的位置要錯(cuò)開縱向橫接縫不少于20 cm,宜留在梁的中心線上,并且要避開車輪碾壓最大受力處。澆注混凝土?xí)r應(yīng)順橋向推進(jìn)。施工橫縫禁止留在負(fù)彎矩區(qū)內(nèi),在施工橫縫處橋面縱向鋼筋不得斷開。

　?、逓閲?yán)格控制橋面鋪裝的高程與平整度,兩側(cè)滑道宜采用5 cm 的槽鋼, 槽鋼沿橋縱向每間隔60 cm左右用一顆膨脹螺栓將槽鋼與橋面牢固地固定,并利用膨脹螺栓來調(diào)整槽鋼的高度及平整度。槽鋼還用來作為澆筑混凝土?xí)r兩側(cè)模板用。為防止施工時(shí)滑道下面漏漿,可采用外堵水泥砂漿的方法堵塞滑道下面的縫隙,但砂漿絕對不能侵占橋面混凝土截面的位置,橋面混凝土的中間施工縫必須是垂直立面的豎接縫,并在下次澆筑混凝土前鑿毛處理合格。

　　⑦混凝土開始澆注前要對橋面再次清理和灑水濕潤,使梁板頂混凝土充分濕潤保證能與新澆筑的混凝土充分粘接,上料應(yīng)使用泵車或吊車,不能使用噸斗車、罐車等直接在鋼筋上行走,防止破壞橋面鋪裝的鋼筋網(wǎng)?；炷恋奶涠仍跐M足施工機(jī)具和規(guī)范要求的同時(shí)應(yīng)盡量減小到下限,上料后及時(shí)進(jìn)行人工攤平,高度應(yīng)略高于高程滑道。

　?、嗷炷恋恼駬v,大橋宜使用三輥軸提漿機(jī)組、振搗棒、平板振搗器,并盡量配合使用真空吸水,抹面機(jī)抹平;中小橋可使用振搗梁振搗,使用滾杠配合整平,振搗時(shí)發(fā)現(xiàn)低洼處,及時(shí)用混凝土找平,嚴(yán)禁事后用水泥砂漿找補(bǔ)。

　　⑨抹面時(shí)應(yīng)用腳手板搭于兩側(cè)滑道上,木板數(shù)量、剛度要足夠,工人站在木板上進(jìn)行抹面,邊抹邊用3 m直尺,縱向、橫向校核平整度,保證橋面鋪具有良好的大面平整度,嚴(yán)禁出現(xiàn)坑洼集水現(xiàn)象。

　　收漿抹面完成后,待表面混凝土已基本失去塑性達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行刷毛處理,刷毛要將表面浮漿全部刷去,露出小石子尖為宜,邊刷毛,邊清掃,并用塑料薄膜全覆蓋,并及時(shí)灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生以保持混凝土表面濕潤為原則,以防止風(fēng)干或氣溫變化而產(chǎn)生收縮裂紋,橋面防水混凝土的強(qiáng)度達(dá)到100%以前,禁止任何施工機(jī)械在上面作業(yè)。

　?、馐┕ね瓿珊蟛鸪叱袒?把用于堵漏的砂漿和漏出的混凝土及時(shí)鑿除、清掃干凈。當(dāng)?shù)谝粭l橋面混凝土的強(qiáng)度達(dá)到25MPa以上時(shí),可以澆注第二條混凝土。第二條混凝土鋪裝澆筑時(shí),兩條混凝土中間的縱接縫處要按照施工縫進(jìn)行處理,必須清除砂漿、廢物,鑿成垂直面,鑿毛,灑水充分濕潤。當(dāng)鋪好混凝土后,接縫處要二次抹面,二次收漿,精心施工,加強(qiáng)兩次澆筑混凝土的有效結(jié)合,此處橋面橫向鋼筋不斷開。

　　(3)嚴(yán)格控制混凝土的施工質(zhì)量及梁板的幾何尺寸,保障同跨的梁板的混凝土強(qiáng)度基本相同,預(yù)應(yīng)力的施加適合,同跨梁板的預(yù)拱度基本相同,從而保證厚度基本一致。

　　(4)控制好施工時(shí)間,采用覆蓋透水土工織物的方法養(yǎng)生效果較好。在施工時(shí)間上要錯(cuò)開大風(fēng)、雨天的天氣,在夏季施工時(shí)要錯(cuò)開中午炎熱時(shí)間。養(yǎng)生過程在施工期7 d內(nèi)要做到“全覆蓋、全濕潤、全天候”養(yǎng)生,也可采用塑料管噴霧狀養(yǎng)生的方法。

　　目前水泥混凝土橋面鋪裝施工在我國很多省市仍未引起足夠的重視,部分路段早期病害較為嚴(yán)重,通過在河北省經(jīng)歷的幾個(gè)工程中作為重點(diǎn)工程來抓,通車后使用效果較為理想。