論橋梁施工中防水及裂縫的技術質量問題分析與對策

賈 燕

(衡水公路工程總公司)

1 橋面柔性防水材料技術性能要求

橋面防水材料分類，國內外對橋面防水材料的分類方法也很多，主要有薄膜類、卷材類(包括材)和涂膜類。瀝青類防水材料使用較早，因此也有將其單獨作為一類的。其中最常見的是將其分為兩大類，即卷材類和涂膜類。其中，卷材類防水材料是指工廠預制生產成型的材料，使用時被粘到橋面板上形成連續的防水膜。具體又可分為瀝青防水材料、改性瀝青防水材料和合成高分子防水材料。涂膜類是指由一組分或兩組分經水分或有機化學溶液處治形成，使用時涂到橋面上，固化后形成具有相當厚度的防水膜，有時在涂層之間鋪有胎體增強材料來提高其抗拉強度。常用的胎體增強材料包括各種有機織物和玻璃纖維等，目前使用最多的是聚酷無紡布。

1.1 防水材料現場施工技術研究

橋面防水層的施工是在特定的環境里對防水材料的一次再加工，工程質量受場地、氣候、施工條件等各方面的影響。而同時它又是由施工人員、施工機械、防水材料共同參與的一項工作，因此有必要在試驗工程的基礎上對施工技術加以總結和改進研究，提出一套完善的施工技術，可以良好的調配這幾方面因素，使它們能與施工環境相互協調，充分發揮各自的作用。

1.2 瀝青層攤鋪的施工技術

瀝青層攤鋪階段對防水層施工質量影響最大的因素是瀝青層的級配和攤鋪溫度。當瀝青混合料的粒徑較大時，對防水層產生刺破、粘帶的可能性會增大，根據室內模擬碾壓試驗的結果規定對于卷材類和加胎體的防水材料，面層不宜采用粗粒式的瀝青混凝土：不加胎體的涂膜類材料，面層最好采用細粒式的瀝青混凝土，特殊情況時也可采用中粒式。在攤鋪過程中必須對攤鋪溫度隨時檢測，一旦發現溫度不符合要求(沒有達到防水材料的最佳粘結溫度)要及時中止。檢測的溫度包括瀝青混合料在運料車內的溫度、松鋪時溫度、壓實過程中的溫度和整個過程中防水材料表面的溫度。如果混合料在運料車內的溫度過低，則根本不能保證攤鋪碾壓溫度，應考慮選擇較近的拌和站，如果條件受限，運輸路程較遠時，一定要加強保溫措施;瀝青層攤鋪和碾壓時的溫度是最關鍵的，直接決定著防水層與瀝青層的粘結狀況，所以在施工過程中要嚴格控制，發現溫度不符合要求時必須及時中止，采取相應措施。

在攤鋪機剛剛經過，熱混合料被燙平板振壓成型后，就立即將溫度計插入瀝青層中間，并開始觀察記錄數據，插溫度計時要迅速、直接，不要將混合料內部的熱量散失，待壓路機復壓開始時再將溫度計拔出;防水層表面和下面溫度的檢測結果可以為評價防水材料使用條件提供依據，檢測時選擇若干點，將溫度計插入防水薄膜下面，并在每個檢測點處放置一個溫度計在防水薄膜的上面，從攤鋪機經過檢測點，有熱混合料鋪上時開始記錄數據。

檢測這些溫度用普通的玻璃溫度計是不行的，建議采用熱電偶溫度計，此種溫度計包括數據采集器和不銹鋼的探頭，測量溫度時將探頭插入待側物體內部，數據可在數據儀上直接讀出，具有讀數方便、靈敏度高、耐久性好的特點，不銹鋼的熱傳感器可以抵抗施工車輛的碾壓，適合工程中的使用。

除了控制攤鋪溫度以外，在施工時還必須做好施工組織。在攤鋪過程中運料車要一趟趟地將混合料送到攤鋪機處，如果拌和站在橋的另一端，運料車不可避免地就要在已鋪有防水材料的橋面上經過。這時，要減少車輛對防水材料的損傷，應在橋端豎立“緩慢行駛”的標志牌，并將橋面上車輛行駛的路途中的障礙清除，遇到伸縮縫在攤鋪瀝青層之前已裝好的情況時，要注意保護伸縮縫，并用鐵板或木板搭在伸縮縫上形成斜坡，使得車輛能勻速通過，避免了車輛在橋面上頻繁地啟動和剎車：另一方面，還應派專人負責清掃從每輛運料車上落下的集料，如有遺漏，散落的集料就會被后面的車輛碾壓，嵌入防水層中，嚴重的還會將防水材料刺破。

2 橋梁施工裂縫的成因及對策研究

橋梁施工過程中，很容易出現裂縫。裂縫的出現不僅僅影響工程質量甚至會導致橋梁垮塌。混凝土開裂經常困擾著我們橋梁工程技術人員。其實，如果采取有效的施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。混凝土裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。本文將分析橋梁混凝土施工裂縫的主要原因和防治措施。

2.1 橋梁施工裂縫的成因

橋梁混凝土裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：

(1)荷載引起的裂縫。荷載裂縫產生的原因在于施工過程中，不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

(2)溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出荷載應力。溫度裂縫區別其他裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

(3)凍脹引起的裂縫。大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30% ～50%。冬季施工預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。

(4)施工材料質量引起的裂縫。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現裂縫。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗滲性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發生化學反應，體積膨脹2.5倍。拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

(5)施工工藝質量引起的裂縫。在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現。

2.2 裂縫處理

(1)表面修補法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

(2)灌漿、嵌縫封堵法。灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

(3)結構加固法。當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

(4)混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

(5)電化學防護法。電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

［1］ 中華人們共和國行業標準.公路瀝青路面設計規范［M］.人民交通出版社，1997.

［2］ 中華人民共和國行業標準.公路瀝青路面施工技術規范［M］.人民交通出版社，1994.

［3］ 周國鈞等.混凝土工程裂縫調查及外強加固技術規程［M］.地震出版社，1992.