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【摘 要】桥面铺装的施工是整个桥梁工程的最后环节,其质量和外观直接影响整体工程的使用和形象。而桥面铺装裂缝是铺装最常见的问题,必须加以控制。本文重点分析了桥面铺装层裂缝的原因,并探讨了其预控措施。
【关键词】桥面铺装层;裂缝原因;预控措施
一、桥面铺装层裂缝类型
桥面铺装层裂缝一旦出现就会影响桥梁的正常运行和寿命,加大养护工作和维修成本。首先,桥面铺装层裂缝出现后不及时治理就会造成桥梁的进一步破坏,破坏加剧就会造成车辆行驶中的跳车、噪音问题;其次,出现裂缝后需要立即进行维修养护,破坏越严重,费用越高。桥面铺装层裂缝类型主要有以下几种:
(一)沿板(梁)接缝纵向开裂
中小跨径的板(梁)桥面铺装的裂缝以纵桥向板缝处的开裂最为严重,裂缝宽可达1~5mm。纵向裂缝会严重降低桥梁的横向钢度,从而造成荷载分布不均匀,单板承受的最大活荷载增加40%~70%,使得桥梁整体承载能力变低。此外,一旦因桥面开裂而雨水下渗,桥梁主梁就会严重受腐蚀,桥梁整体的结构耐久性就会变差。
(二)桥面铺装层横桥向开裂
横向开裂一般出现在铺装层伸缩缝1~2m范围内,大多数发生在距伸缩缝20~50cm处,且处于主梁支座中心处;跨径较大梁桥的跨中部位横向开裂问题也较普遍。铺装层发生横向开裂后,一般经过5~8年的运营,在不断受的车辆垂直荷载、水平冲击、剪切的作用下,横向裂缝影响逐步扩散,以致出现数道横向裂缝,直至出现局部坑槽。
(三)局部网状开裂、坑槽
铺装层裂缝最为严重的情况时桥面铺装层网状开裂,一旦发现此现象,需及时处理,若处理不及时就会造成桥面坑槽,更为严重的还会破坏桥梁的结构。
二、桥面铺装层裂缝原因分析
(一)桥面铺装层裂缝形成机理
桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样,但由于其是在刚性预制板上浇筑的混凝土,受力情况发生了很大变化,使得桥面铺装层裂缝产生原因较为复杂。
1、干缩裂缝
混凝土中的水是以以化学结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在,在混凝土硬化过程中失去这些水,水泥浆体就会发生收缩,假设收缩自由,裂缝问题就不会出现。但是如果收缩受到限制产生收缩应力,就会发生裂缝问题。而桥面铺装层产生收缩应力是因为受到两方面限制造成的:一是水泥浆干缩的内部限制,以集料对水泥浆体的约束为主;一是铺装层干缩的外部限制,以预制板和侧面路面的约束为主。
2、温度裂缝
热胀冷缩是混凝土的一般性能,桥面铺装层的热胀冷缩一般出现在相邻的部分或整体性限制条件下。由于混凝土材料的抗折强度低于抗压强度,所以在铺装层中产生拉伸变形的时候就会造成开裂。
3、疲劳裂缝
车辆在桥面运行,桥面就会受到外部的压力,当混凝土的内部存在局部缺陷或不均匀性的情况下,就会造成应力集中而出现微裂纹。时间成了,微裂纹就会逐渐扩大,使得桥面出现疲劳裂缝。
(二)桥面铺装层裂缝形成
1、浇筑前的清理工作不到位
梁顶表面的浮渣、尘土、油污及水泥浆清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。特别是后张法施工的现浇箱梁桥面,不按规范凿除孔道压浆时出浆管排除的水泥浆,给桥面铺装与桥面板的粘接形成一个夹层,危害较大。
2、定位不准、人为踩踏
一般设计要求桥面铺装钢筋网的保护层厚度为3cm,即位于铺装层的中上部。然而在施工过程中,支垫措施不规范,如贴于梁顶面、位于中下部等问题突出,造成钢筋定位的不准确;在浇筑施工中,一些施工人员不按没有定型的混凝土进行踩踏,使得钢筋网严重变形,向下移位,钢筋网的抗裂能力降低,特别是负弯矩区的桥面铺装层,使得铺装层裂缝问题更易出现。
3、铺装层和梁板间存在冷锋
由于施工过程中过分强调进度,所以造成铺装层和梁板间的连接筋没有完全立直、弯曲,使其两层之间存在“冷缝”现象,在同时受力情况下,变形不一致,造成铺装开裂。
4、铺装层混凝土浇筑厚度偏小
由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,一般在测量主梁顶面标高后再对桥梁进行调坡。但后期往往由于工期紧、任务重、主梁与引桥合龙时间的差异等因素,易造成铺装层混凝土浇筑厚度偏小,甚至有少数铺装厚度仅有4~5cm,难以承受荷载的作用而产生病害。
5、养护问题
混凝土养护工作完成后发生的收缩裂缝,主要是表面性的较浅较细的裂缝。造成这种裂缝的原因是养护工作不到位,致使桥面铺装层的表面水分散失过快,砼内部湿度变化却太小,表面干缩变形受到混凝土内部的约束,造成较大的拉应力,致使裂缝出现。
三、桥面铺装层裂缝的预控措施
(一)桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理
在桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理,凿除表面的水泥砂浆、松软层、浮渣和浮浆,清除梁板顶面的松散混凝土、油污、张拉槽内的杂物等,对梁体顶面进行凿毛处理,露出石子,清扫后用气泵或高压水冲洗干净。
(二)严格桥面铺装的钢筋网安装质量
在条件允许的情况下,砂浆预制块支垫水泥混凝土桥面钢筋网一般不予采用。这主要是由于砂浆预制块强度一般很低且不密实,用于支垫的钢筋网数量多,桥面铺装面层度一般不厚,所以桥面铺装局部强度相对来说很低,承受较长时间的车辆荷载后坑槽问题就会出现等。因此,钢筋网应当直接支撑在梁顶的锚固抗剪钢筋上,也可以焊接竖向短钢筋实现支撑。
(三)减少铺装层和梁板间存在的冷锋
在强调进度的过程中,也要控制质量,确保铺装层和梁板间的连接筋完全立直,减少弯曲,避免两层之间存在“冷缝”。
(四)加强混凝土施工控制
1、优化配合比
最小水泥用量不宜少于300kg/m3,最大水泥用量不宜大于500kg/m3。早强减水剂如果选择不当,就会造成泌水严重,出现收缩裂缝,因此如果采用减水剂,应当优先使用缓凝早强型减水剂,采用减水剂要经过严格的试验,实验不合格的不能够应用于实际施工。
2、合理控制浇筑厚度
严禁在同一段面零星布料分块浇筑,摊铺时应全段面整体推进,以确保桥面铺装结构层的平整度。砼的浇筑厚度一般控制在设计值以上1-2cm,采用振动梁全幅振捣,使该部位砼密实为止。密实的标志是砼停止下沉,不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆。然后用滚筒进行提浆粗平。面层采用刮尺刮平,刮尺应紧贴模板,横桥向反复撮动,纵桥向平稳前移,刮尺必须有足够的刚度,防止变形,并用3m直尺检查平整度。
3、一次抹面与二次抹面
振捣梁作业完毕,作业面上架立足够刚度的支架操作平台,人工采用木抹进行第一次抹面,用短木抹子找边和对桥上排水口、毛孔井进行修饰抹平。第一次抹面应将砼表面的多余水泥浆排出。
砼初凝后、终凝前,采用钢抹子进行二次抹面,操作时应先用3m直尺找平,再用钢抹子收面。
(五)做好养护工作
砼浇筑完后,夏季待砼初凝后洒水覆盖养生,保持砼表面经常湿润,养生期一般为7天。冬季砼初凝后应保温养生,养生期应不小于14天。
参考文献:
[1]黄胜福.桥面铺装层病害及防范措施[J].江西建材,2011年3期.
[2]张吉辉,钟振帮.刍议水泥混凝土桥面铺装层裂缝原因及防范方案[J].江西建材,2014年4期.
[3]毛群龙,倪凯军.水泥混凝土桥面铺装层裂缝的成因分析及防治措施探讨[J].中国水运(下半月),2012年z1期.
[4]唐秀谊.拱桥桥面铺装层裂缝的防治及桥面假缝设置分析[J].四川建材,2012年1期.
【关键词】桥面铺装层;裂缝原因;预控措施
一、桥面铺装层裂缝类型
桥面铺装层裂缝一旦出现就会影响桥梁的正常运行和寿命,加大养护工作和维修成本。首先,桥面铺装层裂缝出现后不及时治理就会造成桥梁的进一步破坏,破坏加剧就会造成车辆行驶中的跳车、噪音问题;其次,出现裂缝后需要立即进行维修养护,破坏越严重,费用越高。桥面铺装层裂缝类型主要有以下几种:
(一)沿板(梁)接缝纵向开裂
中小跨径的板(梁)桥面铺装的裂缝以纵桥向板缝处的开裂最为严重,裂缝宽可达1~5mm。纵向裂缝会严重降低桥梁的横向钢度,从而造成荷载分布不均匀,单板承受的最大活荷载增加40%~70%,使得桥梁整体承载能力变低。此外,一旦因桥面开裂而雨水下渗,桥梁主梁就会严重受腐蚀,桥梁整体的结构耐久性就会变差。
(二)桥面铺装层横桥向开裂
横向开裂一般出现在铺装层伸缩缝1~2m范围内,大多数发生在距伸缩缝20~50cm处,且处于主梁支座中心处;跨径较大梁桥的跨中部位横向开裂问题也较普遍。铺装层发生横向开裂后,一般经过5~8年的运营,在不断受的车辆垂直荷载、水平冲击、剪切的作用下,横向裂缝影响逐步扩散,以致出现数道横向裂缝,直至出现局部坑槽。
(三)局部网状开裂、坑槽
铺装层裂缝最为严重的情况时桥面铺装层网状开裂,一旦发现此现象,需及时处理,若处理不及时就会造成桥面坑槽,更为严重的还会破坏桥梁的结构。
二、桥面铺装层裂缝原因分析
(一)桥面铺装层裂缝形成机理
桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样,但由于其是在刚性预制板上浇筑的混凝土,受力情况发生了很大变化,使得桥面铺装层裂缝产生原因较为复杂。
1、干缩裂缝
混凝土中的水是以以化学结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在,在混凝土硬化过程中失去这些水,水泥浆体就会发生收缩,假设收缩自由,裂缝问题就不会出现。但是如果收缩受到限制产生收缩应力,就会发生裂缝问题。而桥面铺装层产生收缩应力是因为受到两方面限制造成的:一是水泥浆干缩的内部限制,以集料对水泥浆体的约束为主;一是铺装层干缩的外部限制,以预制板和侧面路面的约束为主。
2、温度裂缝
热胀冷缩是混凝土的一般性能,桥面铺装层的热胀冷缩一般出现在相邻的部分或整体性限制条件下。由于混凝土材料的抗折强度低于抗压强度,所以在铺装层中产生拉伸变形的时候就会造成开裂。
3、疲劳裂缝
车辆在桥面运行,桥面就会受到外部的压力,当混凝土的内部存在局部缺陷或不均匀性的情况下,就会造成应力集中而出现微裂纹。时间成了,微裂纹就会逐渐扩大,使得桥面出现疲劳裂缝。
(二)桥面铺装层裂缝形成
1、浇筑前的清理工作不到位
梁顶表面的浮渣、尘土、油污及水泥浆清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。特别是后张法施工的现浇箱梁桥面,不按规范凿除孔道压浆时出浆管排除的水泥浆,给桥面铺装与桥面板的粘接形成一个夹层,危害较大。
2、定位不准、人为踩踏
一般设计要求桥面铺装钢筋网的保护层厚度为3cm,即位于铺装层的中上部。然而在施工过程中,支垫措施不规范,如贴于梁顶面、位于中下部等问题突出,造成钢筋定位的不准确;在浇筑施工中,一些施工人员不按没有定型的混凝土进行踩踏,使得钢筋网严重变形,向下移位,钢筋网的抗裂能力降低,特别是负弯矩区的桥面铺装层,使得铺装层裂缝问题更易出现。
3、铺装层和梁板间存在冷锋
由于施工过程中过分强调进度,所以造成铺装层和梁板间的连接筋没有完全立直、弯曲,使其两层之间存在“冷缝”现象,在同时受力情况下,变形不一致,造成铺装开裂。
4、铺装层混凝土浇筑厚度偏小
由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,一般在测量主梁顶面标高后再对桥梁进行调坡。但后期往往由于工期紧、任务重、主梁与引桥合龙时间的差异等因素,易造成铺装层混凝土浇筑厚度偏小,甚至有少数铺装厚度仅有4~5cm,难以承受荷载的作用而产生病害。
5、养护问题
混凝土养护工作完成后发生的收缩裂缝,主要是表面性的较浅较细的裂缝。造成这种裂缝的原因是养护工作不到位,致使桥面铺装层的表面水分散失过快,砼内部湿度变化却太小,表面干缩变形受到混凝土内部的约束,造成较大的拉应力,致使裂缝出现。
三、桥面铺装层裂缝的预控措施
(一)桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理
在桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理,凿除表面的水泥砂浆、松软层、浮渣和浮浆,清除梁板顶面的松散混凝土、油污、张拉槽内的杂物等,对梁体顶面进行凿毛处理,露出石子,清扫后用气泵或高压水冲洗干净。
(二)严格桥面铺装的钢筋网安装质量
在条件允许的情况下,砂浆预制块支垫水泥混凝土桥面钢筋网一般不予采用。这主要是由于砂浆预制块强度一般很低且不密实,用于支垫的钢筋网数量多,桥面铺装面层度一般不厚,所以桥面铺装局部强度相对来说很低,承受较长时间的车辆荷载后坑槽问题就会出现等。因此,钢筋网应当直接支撑在梁顶的锚固抗剪钢筋上,也可以焊接竖向短钢筋实现支撑。
(三)减少铺装层和梁板间存在的冷锋
在强调进度的过程中,也要控制质量,确保铺装层和梁板间的连接筋完全立直,减少弯曲,避免两层之间存在“冷缝”。
(四)加强混凝土施工控制
1、优化配合比
最小水泥用量不宜少于300kg/m3,最大水泥用量不宜大于500kg/m3。早强减水剂如果选择不当,就会造成泌水严重,出现收缩裂缝,因此如果采用减水剂,应当优先使用缓凝早强型减水剂,采用减水剂要经过严格的试验,实验不合格的不能够应用于实际施工。
2、合理控制浇筑厚度
严禁在同一段面零星布料分块浇筑,摊铺时应全段面整体推进,以确保桥面铺装结构层的平整度。砼的浇筑厚度一般控制在设计值以上1-2cm,采用振动梁全幅振捣,使该部位砼密实为止。密实的标志是砼停止下沉,不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆。然后用滚筒进行提浆粗平。面层采用刮尺刮平,刮尺应紧贴模板,横桥向反复撮动,纵桥向平稳前移,刮尺必须有足够的刚度,防止变形,并用3m直尺检查平整度。
3、一次抹面与二次抹面
振捣梁作业完毕,作业面上架立足够刚度的支架操作平台,人工采用木抹进行第一次抹面,用短木抹子找边和对桥上排水口、毛孔井进行修饰抹平。第一次抹面应将砼表面的多余水泥浆排出。
砼初凝后、终凝前,采用钢抹子进行二次抹面,操作时应先用3m直尺找平,再用钢抹子收面。
(五)做好养护工作
砼浇筑完后,夏季待砼初凝后洒水覆盖养生,保持砼表面经常湿润,养生期一般为7天。冬季砼初凝后应保温养生,养生期应不小于14天。
参考文献:
[1]黄胜福.桥面铺装层病害及防范措施[J].江西建材,2011年3期.
[2]张吉辉,钟振帮.刍议水泥混凝土桥面铺装层裂缝原因及防范方案[J].江西建材,2014年4期.
[3]毛群龙,倪凯军.水泥混凝土桥面铺装层裂缝的成因分析及防治措施探讨[J].中国水运(下半月),2012年z1期.
[4]唐秀谊.拱桥桥面铺装层裂缝的防治及桥面假缝设置分析[J].四川建材,2012年1期.