水泥混凝土橋面鋪裝病害及預防措施

易　兵

摘要:近年來,隨著高等級公路的快速發(fā)展,橋梁的數(shù)量增多,許多橋建成通車之后不久就出現(xiàn)了問題,給車輛的運行和橋梁的維修帶來諸多不便。文章就與此有關的問題進行分析與探討。

關鍵詞:水泥混凝土橋面;鋪裝層;微裂隙

中圖分類號:U443文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)21-0132-01

一、水泥混凝土橋面鋪裝病害產生的原因

水泥混凝土橋面鋪裝病害產生的原因不外乎設計和施工兩個方面,但設計方面的原因多于施工方面的原因。

現(xiàn)代公路運輸?shù)陌l(fā)展趨勢是行車速度高、載重量大、車流量大。因此,作為橋梁直接承載層的橋面鋪裝設計

必須適應這一特點,鋪裝層必須具有較高的強度和足夠的厚度、含筋率,以及合理的鋼筋空間分布,以防止混凝土開裂破壞,并保證耐磨。

傳統(tǒng)的設計概念是,橋面鋪裝不參與結構受力;設計時,只是根據(jù)經驗采用6～10cm的厚度,混凝土標號為C25～C35,鋼筋作為構造鋼筋,而不是作為受力鋼筋來配置,直徑一般為6～10mm,網間距為15cm×15cm～20cm×20cm。設計者一般未對該設計的科學合理性進行充分論證。由于設計上的不足,加上施工過程各環(huán)節(jié)控制不嚴,因此,經常會發(fā)生橋面鋪裝的早期開裂破壞現(xiàn)象。

汽車荷載通過車輪作用于橋面時,是一個局部移動集中荷載。在這一作用下,橋面鋪裝隨著梁體產生正彎距和負彎距,局部區(qū)域還會產生局部應力集中現(xiàn)象,這是造成橋面鋪裝層遭受破壞的根本原因。在這一局部集中荷載作用下,橋面鋪裝層一方面產生局部彎沉,即橋面局部產生向下彎曲和向上彎曲,于是產生了正彎距和負彎距,鋪裝層上下均出現(xiàn)拉應力;另一方面產生壓應力集中,由于混凝土存在微觀裂(空)隙,在宏觀強大集中壓力作用下,微裂隙尖端會產生拉應力集中產生,造成微裂隙擴展,最后在主拉應力作用的方向產生拉伸破壞。由此可知,鋪裝層上下與全層的縱橫方向均出現(xiàn)拉應力,而且是一種反復應力、沖擊應力。橋面鋪裝中的任何縫隙(包括施工縫和假縫)都會激發(fā)更嚴重的拉應力集中,使混凝土在薄弱處首先破壞,進而逐漸向周圍擴展。

二、預防措施

混凝土橋面鋪裝層病害的原因比較復雜,影響的因素很多,根據(jù)上述分析,筆者認為應從設計和施工兩方面采取以下預防措施:

(一)設計方面

1.鋪裝層必須具有足夠的厚度,以適應行車速度高、載重量大和車流量大的需要。因為厚度大,則剛度大,車輛局部集中荷載作用下所產生的橋面鋪裝局部拉應力亦相應減少,鋪裝層就越難發(fā)生拉伸破壞。根據(jù)車速、載重量、車流量情況,可加大鋪裝層厚度約為12～18cm。

2.鋪裝層鋼筋不應單純按構造鋼筋配置,而應更多地考慮按受力筋配置。必須具有足夠的含筋率,大橋和特大橋考慮配置上下層縱橫方向的鋼筋,以承受鋪裝層因局部集中荷載作用下所產生的拉應力。可采用雙層鋼筋網,鋼筋直徑8～10mm,上層網距15cm×15cm,下層間距20cm×20cm,縱橫向盡可能保證連續(xù)。

3.由于橋面鋪裝層中,任何縫隙都會激發(fā)更嚴重的應力集中,因此這些縫隙便成了橋面的薄弱環(huán)節(jié),是橋面鋪裝混凝土破壞的“起點”。因此,在滿足功能要求的前提下,盡可能減少各種縫隙,在鋪裝層鋼筋網間距較密的情況下,可大大減少各種假縫數(shù)量,縱向工作縫應設置在車道分界線及車道之外,以減少荷載對縫隙的作用次數(shù)。

4.目前,橋梁上部結構設計,多采用空心板梁,雖然結構整體能滿足強度要求,但由于梁體剛度較小,產生的撓度較大,在車輛荷載作用下,梁體的反復撓曲變形加上反復的局部彎沉變形,必然會加快橋面鋪裝層的破壞。

5.梁體必須設置足夠的預埋鋼筋,并與橋面鋪裝層鋼筋焊接相連接,確保梁體與橋面鋪裝緊密結合,連成一體,共同作用。

(二)施工方面

除嚴格按照施工技術規(guī)范進行施工外,還必須注意以下幾點:

1.在溫差較大季節(jié)及炎熱天氣,要避開中午高溫時施工,安排下午開始至夜間施工為宜。這樣可避免產生溫差拉應力而引起裂縫。

2.為了確保梁體與鋪裝緊密結合,共同作用,鋪裝層鋼筋與梁體預埋鋼筋最好用搭焊方式相連,焊縫長度及質量等應滿足施工規(guī)范要求。進行鋪裝施工前,必須對梁體表面的砂漿等雜物進行鑿除、清洗,并充分鑿毛,以防止鋪裝層與梁體在車輛荷載作用下發(fā)生脫離,鋪裝層易遭破壞。

3.鋪裝層縱橫鋼筋必須穿過各種縫隙,并保持每根縱橫鋼筋連續(xù),以承受由于混凝土收縮變形或變溫作用以及車輛荷載作用下引起的拉應力,避免縫隙的過早破壞。

4.混凝土坍落度控制在3～5cm。由于塑性混凝土拌和物在硬化過程中收縮,水灰比(坍落度)越大,收縮越大,水泥混凝土收縮產生的拉應力越大,橋面就越容易產生收縮裂紋。因此嚴禁使用泵送混凝土澆筑橋面,因為泵送混凝土一般坍落度較大,常達13～18cm。在使用塑性混凝土澆筑橋面時,應采取真空吸水法施工,盡可能把多余水分吸出。

5.必須保證鋪裝層混凝土全面覆蓋灑水養(yǎng)護,在7天以上養(yǎng)護期間內連續(xù)保持混凝土的濕潤狀態(tài),以保證混凝土強度正常增長。

6.采用外加劑應慎重,因為有些外加劑會增加混凝土收縮,有些會降低混凝土后期強度。因此,在需要使用某種外加劑時,必須查明有何副作用,并嚴格控制其用量。

作者簡介:易兵(1978- ),男(壯族),廣西賓陽人,廣西壯族自治區(qū)賓陽公路管理局助理工程師,研究方向:公路橋梁施工技術。