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【摘要】对桥面铺装层过早出现的坑槽、裂缝、松散等病害进行了分析，并对设计、施工中应注意的几个关键问题进行了论述。文章从分析桥面铺装层破损机理出发，提出桥面铺装层修补及防治的方法。
【关键词】桥面铺装；裂缝；影响因素；修补
我国公路桥梁建设快速发展，桥梁结构不断创新，大跨桥梁已很普遍，但桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法，在进行桥梁结构设计时，对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。随着交通量和重型车辆的增加，桥面铺装问题普遍。这不仅妨碍了正常交通，影响了桥面的美观，更易造成交通事故，也给维修工作带来了很大困难。近年来，人们对于因桥面铺装问题造成的直接和间接的经济损失给予了足够的重视。桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。
一、桥面铺装层裂缝产生的原因
刚性路面是根据弹性半无限地基上的小挠度薄板理论进行设计的。桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样，但由于其是刚性预制板上浇筑的混凝土，受力情况发生了很大的变化，使得桥面铺装层的裂缝原因较为复杂。裂缝产生原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝。
1.干缩裂缝
在砼中，水在水泥石中以化学结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在，当这些水在混凝土硬化过程状态变动时，水泥浆体就会收缩，如果自由收缩，一般不会导致裂缝产生，唯有收缩受到限制产生收缩应力时，才会产生裂缝。桥面铺装层产生收缩应力主要是由于受到两方面的限制：水泥浆干缩的内部限制及铺装层干缩的外部限制，主要是受预制板和侧面路面的约束。
2.温度裂缝
砼具有热胀冷缩的性能，桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分成整体性限制条件下发生的，砼材料的抗折强度较抗压强度小，因而当铺装层中产生拉伸变形时，很容易引起开裂。温度裂缝的产生一般是在温度降低过程中产生的，温度降低时，铺装层发生翘曲，其应力的大小取决于板的温度梯度和结构约束情况。
3.疲劳裂缝
桥面板经常处于振动变形中，由于在砼材料内部存在局部缺陷或不均匀性，在荷载作用下会发生应力集中而出现微裂纹。重复荷载反复作用一定次数后导致破坏，使砼出现疲劳裂缝。
二、 影响裂缝的因素
1.养护制度对裂缝的产生有重要影响，对防止早裂有重要意义，砼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， 其中温度与湿度对养护的影响最大。砼干缩随环境相对湿度的增加而减少， 较高的湿度对防止混凝土干缩有利。
如果养护不良，环境湿度低于相应温度下临界湿度就会在砼表面产生大量的干缩裂缝。因此，在夏季施工时，最好采取围堰养护，派专人管理，可以避免干缩裂缝的出现。
2.外掺料 ① 粉煤灰 它不仅可以改善砼的工作性，还可以利用石灰吸收减少砼中的氢氧化钙的含量，提高硷的耐久性。② 钢纤维 钢纤维能有效阻止干缩的发展，在砼中加入体积掺量为1.2%～2%的钢纤维， 可以在混凝土中形成乱向分布的三维网状结构，从而阻止干缩，实验表明，在砼脆性材料中加入1.5%的冷板切削钢纤维，其抗折强度可以提高30%，其弯曲韧性指数可以提高22倍， 砼抗折强度疲劳性能也可以大幅度提高，能有效防止重复荷载产生裂缝。③适当的膨胀剂和引气剂对于提高砼抗干缩和抗折强度有十分明显的作用。
3.集料 ① 粗集料的最大粒径砼材料的抗折强度是设计和施工控制的第一力学指标， 它对提高砼材料的质量是极其重要的， 高的抗折强度是保证砼材料具有抗疲劳裂缝出现的先决条件。试验采用粗集料的最大粒径为10mm、20mm、30mm 和30mm以上的4种级配的碎石，水灰比为0.4O，钢纤维体积掺量为1.2%，砂率为0.45，配合比为水泥：砂：碎石1：2.43：2.63的情况下测定3d和28d抗折强度， 结果可知，粒径在10～20mm 之问时，随粒径增大，抗折强度增大。
② 集料的含量 集料的含量对混凝土干缩影响的关系式为
sc=sp+（1-a）n式中：sc为混凝土及水泥浆的收缩量；a为集料含量；n为与集料弹性性质有关的常数， 一般为1.2～1.7；Sp为集料含量。
从中可以看出，砼中集料体积含量高，能使混凝士的收缩减少。
③ 集料弹性模量、热胀系数集料弹性模量不同，致使同样的变形引起应力各异。
4.层间粘结状况根据理论分析可知，路面结构层间接触条件对其底部受力影响极大， 提高层间接触程度可以显著提高路面结构的疲劳寿命。层间滑动时的最大主拉应力较层间连续时大4～5倍，因此，在施工[}]应尽可能采取措施保证各层粘结良好，避免滑动，当车辆对铺装层产生>中击作用时，会在铺装层间粘结强度小于剪切强度， 将破坏预制层与铺装层的粘结， 由于荷载重复作用在铺装层底面而形成裂缝。
三、修补措施
1.掺加钢纤维、聚合物和膨胀剂
试验和计算机模拟在混凝土基体中掺加一定数量的膨胀剂、早强剂、聚合物和钢纤维对混凝土进行改性，从而提高了初裂强度、韧性指数及界面黏结强度，可较好阻止裂缝的产生。试验采用的配合比为水泥：砂：碎石=1：1.81：2.71，水泥用量为400k～m 。实验表明，掺和20%、体积掺量1.5%钢纤维，早强微膨胀剂R一24为8%的混凝土弯曲韧性是普通混凝土的45倍，界面黏结强度提高了l倍，有效阻止干缩，抗弯初裂强度达到9.1OMpa。
2.引入引气剂
对于砼这种刚性路面而言，降低材料的刚性，增加其柔韧性，但不降低抗折强度，是科研部门追求的路用砼品质之一。引气剂的加入，可显著改善道路混凝土的工作性，抗折强度、变形性能及耐久性等多项指标提高。引入2%～5%的含气量，抗折强度可提高10% ～15%，适量的含气量可获得高抗折强度和抗折弹性模量。因此，在对桥面铺装层进行修补时，引入适量引气剂，含气量控制在3%，可以显著减少砼的干缩变形和温度变形，提高铺装层的使用寿命。
3.对预制板进行预处理
为了提高铺装层与预制板的界面黏结力，主要采用预制钢筋网和添加连接筋的办法，但是，由于桥面铺装层一般较薄，有的厚度仅为4cm，因此不能采用添加连结筋的办法。研究发现，采用预制板上涂刷聚合物与水泥按1：1比例配置的界面黏结的方法，新旧混凝土层间黏结强度增加了近1.5倍，此法对桥面铺装层的修补可产生十分理想的效果。
四、结语
1.铺装层裂缝产生的原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝。铺装层处于四周及预制板的限制作用下而自由收缩，以及铺装层存在温度梯度是铺装层产生裂缝的主要原因。
2.高温条件下，根据不同的温度梯度保持一定的温度可防止干缩裂缝的出现。
3.桥面铺装层与预制板的粘结，影响重复荷载作用下的裂缝产生，粘结越牢，铺装层使用寿命越长。加铺装层在预制板上涂抹聚合物与水泥浆的粘结剂，可以预防裂缝的产生，并可以提高铺装层的使用寿命。
参考文献
[1]姜庆林.高速公路桥面沥青混凝土铺装[J]冻北公路，2012，（1）.
[2]李德月.公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法[J]冲国公路，2010，（10）.
[3]赵满.混凝土桥面铺装设计与施工[J].东北公路，2013， （3）.
【关键词】桥面铺装；裂缝；影响因素；修补
我国公路桥梁建设快速发展，桥梁结构不断创新，大跨桥梁已很普遍，但桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法，在进行桥梁结构设计时，对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。随着交通量和重型车辆的增加，桥面铺装问题普遍。这不仅妨碍了正常交通，影响了桥面的美观，更易造成交通事故，也给维修工作带来了很大困难。近年来，人们对于因桥面铺装问题造成的直接和间接的经济损失给予了足够的重视。桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。
一、桥面铺装层裂缝产生的原因
刚性路面是根据弹性半无限地基上的小挠度薄板理论进行设计的。桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样，但由于其是刚性预制板上浇筑的混凝土，受力情况发生了很大的变化，使得桥面铺装层的裂缝原因较为复杂。裂缝产生原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝。
1.干缩裂缝
在砼中，水在水泥石中以化学结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在，当这些水在混凝土硬化过程状态变动时，水泥浆体就会收缩，如果自由收缩，一般不会导致裂缝产生，唯有收缩受到限制产生收缩应力时，才会产生裂缝。桥面铺装层产生收缩应力主要是由于受到两方面的限制：水泥浆干缩的内部限制及铺装层干缩的外部限制，主要是受预制板和侧面路面的约束。
2.温度裂缝
砼具有热胀冷缩的性能，桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分成整体性限制条件下发生的，砼材料的抗折强度较抗压强度小，因而当铺装层中产生拉伸变形时，很容易引起开裂。温度裂缝的产生一般是在温度降低过程中产生的，温度降低时，铺装层发生翘曲，其应力的大小取决于板的温度梯度和结构约束情况。
3.疲劳裂缝
桥面板经常处于振动变形中，由于在砼材料内部存在局部缺陷或不均匀性，在荷载作用下会发生应力集中而出现微裂纹。重复荷载反复作用一定次数后导致破坏，使砼出现疲劳裂缝。
二、 影响裂缝的因素
1.养护制度对裂缝的产生有重要影响，对防止早裂有重要意义，砼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， 其中温度与湿度对养护的影响最大。砼干缩随环境相对湿度的增加而减少， 较高的湿度对防止混凝土干缩有利。
如果养护不良，环境湿度低于相应温度下临界湿度就会在砼表面产生大量的干缩裂缝。因此，在夏季施工时，最好采取围堰养护，派专人管理，可以避免干缩裂缝的出现。
2.外掺料 ① 粉煤灰 它不仅可以改善砼的工作性，还可以利用石灰吸收减少砼中的氢氧化钙的含量，提高硷的耐久性。② 钢纤维 钢纤维能有效阻止干缩的发展，在砼中加入体积掺量为1.2%～2%的钢纤维， 可以在混凝土中形成乱向分布的三维网状结构，从而阻止干缩，实验表明，在砼脆性材料中加入1.5%的冷板切削钢纤维，其抗折强度可以提高30%，其弯曲韧性指数可以提高22倍， 砼抗折强度疲劳性能也可以大幅度提高，能有效防止重复荷载产生裂缝。③适当的膨胀剂和引气剂对于提高砼抗干缩和抗折强度有十分明显的作用。
3.集料 ① 粗集料的最大粒径砼材料的抗折强度是设计和施工控制的第一力学指标， 它对提高砼材料的质量是极其重要的， 高的抗折强度是保证砼材料具有抗疲劳裂缝出现的先决条件。试验采用粗集料的最大粒径为10mm、20mm、30mm 和30mm以上的4种级配的碎石，水灰比为0.4O，钢纤维体积掺量为1.2%，砂率为0.45，配合比为水泥：砂：碎石1：2.43：2.63的情况下测定3d和28d抗折强度， 结果可知，粒径在10～20mm 之问时，随粒径增大，抗折强度增大。
② 集料的含量 集料的含量对混凝土干缩影响的关系式为
sc=sp+（1-a）n式中：sc为混凝土及水泥浆的收缩量；a为集料含量；n为与集料弹性性质有关的常数， 一般为1.2～1.7；Sp为集料含量。
从中可以看出，砼中集料体积含量高，能使混凝士的收缩减少。
③ 集料弹性模量、热胀系数集料弹性模量不同，致使同样的变形引起应力各异。
4.层间粘结状况根据理论分析可知，路面结构层间接触条件对其底部受力影响极大， 提高层间接触程度可以显著提高路面结构的疲劳寿命。层间滑动时的最大主拉应力较层间连续时大4～5倍，因此，在施工[}]应尽可能采取措施保证各层粘结良好，避免滑动，当车辆对铺装层产生>中击作用时，会在铺装层间粘结强度小于剪切强度， 将破坏预制层与铺装层的粘结， 由于荷载重复作用在铺装层底面而形成裂缝。
三、修补措施
1.掺加钢纤维、聚合物和膨胀剂
试验和计算机模拟在混凝土基体中掺加一定数量的膨胀剂、早强剂、聚合物和钢纤维对混凝土进行改性，从而提高了初裂强度、韧性指数及界面黏结强度，可较好阻止裂缝的产生。试验采用的配合比为水泥：砂：碎石=1：1.81：2.71，水泥用量为400k～m 。实验表明，掺和20%、体积掺量1.5%钢纤维，早强微膨胀剂R一24为8%的混凝土弯曲韧性是普通混凝土的45倍，界面黏结强度提高了l倍，有效阻止干缩，抗弯初裂强度达到9.1OMpa。
2.引入引气剂
对于砼这种刚性路面而言，降低材料的刚性，增加其柔韧性，但不降低抗折强度，是科研部门追求的路用砼品质之一。引气剂的加入，可显著改善道路混凝土的工作性，抗折强度、变形性能及耐久性等多项指标提高。引入2%～5%的含气量，抗折强度可提高10% ～15%，适量的含气量可获得高抗折强度和抗折弹性模量。因此，在对桥面铺装层进行修补时，引入适量引气剂，含气量控制在3%，可以显著减少砼的干缩变形和温度变形，提高铺装层的使用寿命。
3.对预制板进行预处理
为了提高铺装层与预制板的界面黏结力，主要采用预制钢筋网和添加连接筋的办法，但是，由于桥面铺装层一般较薄，有的厚度仅为4cm，因此不能采用添加连结筋的办法。研究发现，采用预制板上涂刷聚合物与水泥按1：1比例配置的界面黏结的方法，新旧混凝土层间黏结强度增加了近1.5倍，此法对桥面铺装层的修补可产生十分理想的效果。
四、结语
1.铺装层裂缝产生的原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝。铺装层处于四周及预制板的限制作用下而自由收缩，以及铺装层存在温度梯度是铺装层产生裂缝的主要原因。
2.高温条件下，根据不同的温度梯度保持一定的温度可防止干缩裂缝的出现。
3.桥面铺装层与预制板的粘结，影响重复荷载作用下的裂缝产生，粘结越牢，铺装层使用寿命越长。加铺装层在预制板上涂抹聚合物与水泥浆的粘结剂，可以预防裂缝的产生，并可以提高铺装层的使用寿命。
参考文献
[1]姜庆林.高速公路桥面沥青混凝土铺装[J]冻北公路，2012，（1）.
[2]李德月.公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法[J]冲国公路，2010，（10）.
[3]赵满.混凝土桥面铺装设计与施工[J].东北公路，2013， （3）.