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,嚴重影響行車安全及舒適性。主要從施工、設計的角度對引起水泥混凝土橋面鋪裝破壞的原因進行了分析,對其防治措施談幾點看法,僅供同行參考。

關鍵詞　橋面鋪裝　破損原因　防治措施

中圖分類號　U443. 33　　文獻標識碼　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; 橋面鋪裝層應有一定的強度,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計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。下面主要從施工設計的角度對出現(xiàn)混凝土裂紋的情況進行分析,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,驗收各環(huán)節(jié)把關不嚴,造成成型的梁板尺寸過高;以及支座的高程控制不嚴,高于設計高程;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計值,因此造成了橋面鋪裝層厚度局部過薄,設計一般為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、定位不準確

　　橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)一般設計要求在3 ∶7,即處在中上部,但在實際施工過程,鋼筋定位不準確,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、運輸機具碾踏等因素的影響,導致鋼筋網(wǎng)嚴重變形,嚴重削弱了鋼筋網(wǎng)承受荷載的能力,尤其是負彎矩區(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　梁板設計斷面過小,梁板中部預拱度過大

　　在梁板設計過程中,為滿足經(jīng)濟的要求,尤其是T梁,斷面越來越小,這樣剛度比度受影響,預拱度很大,在運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;同時由于施工過程中,混凝土的離散性較大,對預應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　防水混凝土強度過低

　　由于設計普遍存在的梁板強度與鋪裝防水混凝土的強度不同的情況,比如很多橋面鋪裝的混凝土強度設計等級為C30,而梁板的混凝土強度為C40、C50,在車輛荷載的作用下,橋面鋪裝混凝土受力狀態(tài)很復雜,由于強度低,也易造成破壞;同時在施工過程中,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、砂石料的級配控制差、抗?jié)B強度不足、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天氣施工,或施工完成后不及時進行全覆蓋、全濕潤養(yǎng)生,或剛施工完成后,認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。同時水泥用量大時水化熱增大,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度小,若干縮和冷縮產(chǎn)生的拉應力超過其抗拉強度,則將導致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。

2. 7　施工縫處理不當

　　橋面鋪裝應力求少設施工縫,需設置施工縫的也應設在墩臺頂?shù)奈恢谩蛎娌粚挄r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行橋面鋪裝時隨意設置施工縫,且對施工縫的處理也不當(如不按規(guī)范鑿毛等) 。此外,澆注混凝土過程中出現(xiàn)的間歇時間太長(一般不宜超過1 h) ,又沒有按規(guī)定設置施工縫。這些都嚴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)抓好前期設計工作,保證最小設計厚度,且設置厚度均勻,達到較為理想的受力狀態(tài);防水混凝土的強度宜與梁體同強度或低一個強度。對于需要調(diào)整橫坡的橋梁,應在蓋梁處及梁板頂面進行調(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。

　　(2)抓好施工質(zhì)量的控制,橋面鋪裝工程應作為獨立的單元工程實行專項管理,成立專項領導小組,安排專業(yè)隊伍組織施工。適先進行技術交底,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、設備、養(yǎng)生措施等各環(huán)節(jié)入手,可先進行試驗段的施工,通過檢測平整度、厚度等指標發(fā)現(xiàn)工藝中存在的問題而后進行總結(jié)。尤其是施工質(zhì)量保證體系的建立和監(jiān)理工程師的驗收不得松懈。具體的施工質(zhì)量控制應抓好以下幾個施工環(huán)節(jié):

　　①橋面鋪裝施工前,應認真檢查梁板頂面的高程,特別應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,應滿足設計、規(guī)范要求,對超高的部分、負彎矩張拉齒板處多余的混凝土、不密實的混凝土必須提前進行鑿除處理。

　?、诹喊迳戏彩撬⒚坏轿?未達到混凝土結(jié)合露出小石子且密實處必須進行鑿毛處理。

　?、壅J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)的雜物浮漿等進行清理,清理干凈后用高壓水槍沖洗。

　　④嚴格按照圖紙及技術規(guī)范要求進行鋼筋綁扎,位置要準確,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、對角線長度均應符合規(guī)范要求。注意做好鈍角處加強鋼筋的綁扎工作。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)檢驗合格后,應盡快進行橋混凝土的澆筑,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澆筑混凝土時單幅宜全幅或應分兩幅澆筑,縱縫的位置要錯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。澆注混凝土時應順橋向推進。施工橫縫禁止留在負彎矩區(qū)內(nèi),在施工橫縫處橋面縱向鋼筋不得斷開。

　　⑥為嚴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時兩側(cè)模板用。為防止施工時滑道下面漏漿,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。

　?、呋炷灵_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足施工機具和規(guī)范要求的同時應盡量減小到下限,上料后及時進行人工攤平,高度應略高于高程滑道。

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

　?、崮鏁r應用腳手板搭于兩側(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到一定強度后進行刷毛處理,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,以防止風干或氣溫變化而產(chǎn)生收縮裂紋,橋面防水混凝土的強度達到100%以前,禁止任何施工機械在上面作業(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鑿除、清掃干凈。當?shù)谝粭l橋面混凝土的強度達到25MPa以上時,可以澆注第二條混凝土。第二條混凝土鋪裝澆筑時,兩條混凝土中間的縱接縫處要按照施工縫進行處理,必須清除砂漿、廢物,鑿成垂直面,鑿毛,灑水充分濕潤。當鋪好混凝土后,接縫處要二次抹面,二次收漿,精心施工,加強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度基本相同,預應力的施加適合,同跨梁板的預拱度基本相同,從而保證厚度基本一致。

　　(4)控制好施工時間,采用覆蓋透水土工織物的方法養(yǎng)生效果較好。在施工時間上要錯開大風、雨天的天氣,在夏季施工時要錯開中午炎熱時間。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重,通過在河北省經(jīng)歷的幾個工程中作為重點工程來抓,通車后使用效果較為理想。