橋面鋪裝層裂縫病害淺析及處理措施

摘要：橋面鋪裝層裂縫是施工中較為常見的一種質量通病，現多采用原鋪裝層拆除重設或局部修補的方法進行處理，但存在著修補造價高及接體外觀質量較差等缺點，效果并不理想。由于裂縫是引起材料破壞、斷裂的根源，只有弄清裂縫產生原因的基礎上才能對癥下藥，預防裂縫的產生，進行科學的修補，提高高速公路的運營能力及防止事故的發生。本文分析了橋面鋪裝層裂縫類型及產生的原因，并提出了裂縫的一些處理措施。

關鍵詞：橋面鋪裝層；破壞原因；處理對策

1 橋面裂縫類型及產生機理

橋面鋪裝層在構造上屬于剛性結構，其結構破壞的原因受材料、溫度及施工工藝的影響。

（一）水泥干縮裂縫

在水泥混凝土中，水在水泥石中以化學結合水、層間水、物理吸附水和毛細水等狀態存在，當這些水在混凝土硬化過程中失去時，水泥漿體就會收縮，如果自由收縮，一般不會導致裂縫產生，唯有收縮受到限制產生收縮應力時，才會產生裂縫。橋面鋪裝層產生收縮應力主要是由于受到兩方面的限制：一方面，水泥漿干縮的內部限制，主要是集料對水泥漿體的約束。在普通水泥混凝土中，水泥漿體的收縮率以限制了90%，所以混凝土經常處于有干縮裂縫的應力狀態；另一方面，鋪裝層干縮的外部限制，主要是預制板和側面路面的約束。處于限制狀態下的混凝土板塊結構，只有當混凝土硬化干燥過程中的自由收縮不相適應時，混凝土會產生裂縫。而實際中，混凝土硬化干燥過程中的自由收縮總比混凝土本身防止裂縫出現的自由收縮大，故鋪裝層常常產生干縮裂縫。

（二）溫度裂縫

水泥混凝土具有熱脹冷縮的性能，橋面鋪裝層的熱脹冷縮是在相鄰的部分成整體性限制條件下發生的，混凝土材料的抗折強度較抗壓強度小，因而當鋪裝層中產生拉伸變形時，很容易引起開裂。溫度裂縫的產生一般是在溫度降低過程中產生的，溫度降低時，鋪裝層發生翹曲，翹曲應力的大小取決于板的溫度梯度和結構約束情況。

（三）疲勞裂縫

橋面鋪裝經常承受沖擊及振動荷載，會在混凝土內部產生材料疲勞現象，引發局部引力集中而使材料出現裂紋。在外荷載達到材料應力破壞上限時，材料內抵御應力的能力不斷減弱，最終出現材料破壞，從而不斷減少應力作用的有效面積，裂縫不斷擴大，是混凝土出現疲勞裂縫。

2 橋面裂縫原因分析

（一）設計因素

1、橋面板剛度不夠。為了減輕恒載，設計方試圖用增加鋼筋用量或采用高強度鋼筋來減薄橋面板的厚度(如某些頂板偏薄的箱梁結構)，這種橋面板由于剛度不夠，在重荷載的作用下引起較大的變形。此外，車輛的不斷沖擊震動，容易使橋面板及鋪裝層出現裂縫且發展較快。

2、負彎矩的影響。連續梁橋、拱橋及懸臂梁橋等由于荷載的作用而產生負彎矩或拉力，使橋面鋪裝層受到拉應力的作用而產生裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。

（二）施工因素

1、橋面鋪裝層的厚度過薄。由于施工因素造成梁表面高出設計標高，或由于調整橋面縱橫坡等原因造成了橋面鋪裝層厚度局部過薄(一般不宜小于8cm)， 削弱了橋面鋪裝層的剛度和承載能力，這也是橋面早期損壞的原因之一。

2、橋面鋪裝層與主梁混凝土層間結合強度不足。橋面鋪裝前沒有將梁表面的松散砂石、泥污等清除干凈，主梁表面未鑿毛或鑿毛的密度和深度不夠，這些都大大降低了橋面鋪裝層與梁面之間的粘聚力，破壞了水泥混凝土層的整體性，通車后在車輛荷載的重復作用下使橋面混凝土出現脫皮、裂縫、剝落等現象。

3、橋面鋪裝層內的鋼筋網走位。鋼筋網在進行綁扎和澆注水泥混凝土時，受到施工人員操作質量、運輸機具碾踏和水泥混凝土的自重壓力等影響，導致其緊貼梁面的走位現象，削弱了鋼筋網承受荷載的能力，尤其對于出現負彎矩的橋面鋪裝層，容易因此而出現橋面裂縫等損壞現象。

4、混凝土的干縮作用。目前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，除摻入添加劑外，還采取如加大水泥用量和水灰比等方法，都是影響混凝土干縮并成正比關系的主要因素。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，若干縮和冷縮產生的拉應力超過其抗拉強度，則將導致混凝土內部及表面產生裂縫。目前普遍存在著忽視混凝土養生現象，這更加促使溫度收縮 和干縮裂縫的發育、造成橋面的過早損壞。

5、混凝土質量的影響。混凝土的施工質量直接影響橋面鋪裝層的使用壽命。混凝土的原材料、級配，拌合物的和易性較差或施工控制不良造成混凝土蜂窩，局部過振或欠振，強度降低等缺陷。這些缺陷破壞了鋪裝層的整體性，降低了鋪裝層抗裂、抗沖擊、抗彎曲的能力。使鋪裝層建成后經過短期荷載作用容易發生混凝土的破壞。

（三）外界環境的影響

1、荷載過大及沖擊影響。對于目前增長較快的重載交通及超載，加重了橋面鋪裝層的負荷，并且軸重的增加形成較大的沖擊荷載。在路面不平整或橋面伸縮縫、施工縫位置，沖擊作用更為明顯，造成橋面鋪裝層特殊位置或局部先期破壞，并促使破壞向其他部位擴展惡化。

2、交通組織的影響。在公路交通組織管理中，由于車道的功能劃分，使橋梁結構運營始終處于偏載狀態，加快了主車道鋪裝層的疲勞，使主車道鋪裝層容易發生各種病害并以較快的速度發展。

3 裂縫處治方法

（一）裂縫鑿槽嵌補法

鑿槽嵌補是沿裂縫鑿槽，槽的兩邊砼面必須修理平整，槽內清除干凈，然后在槽內嵌補各種粘結材料，如環氧砂漿、瀝青等化學補強劑。

由于混凝土橋面鋪裝層局部出現了碎裂、脫落或洞穴等現象后必須進行局部修復，因此修復時先對缺陷表面鑿毛，并將破損的松散物全部鑿除。鑿毛應盡量深一些，使骨料露出，然后再用水泥混凝土或瀝青混凝土修補。用水泥混凝土修補前，宜先將修補孔潤濕，再涂刷上同標號的水泥砂漿，以加強新舊混凝土間的粘結性。用瀝青混凝土修補橋面鋪裝較水泥混凝土容易，且上下結合也較牢靠，施工期間對交通影響也較小。

（二）鋼筋網混凝土補強加固法

橋面鋪裝層如嚴重損壞，可采用全部鑿除、重筑鋪裝層的方法，習慣上常用鋼筋混凝土澆筑修補。修補前先將舊橋面鋪裝層鑿去并將舊橋面板鑿低數厘米(結合面要求鑿成齒形縫)，然后焊接或埋設鋼筋網，澆筑砼后養生到標準強度。

（三）混凝土粘結劑或環氧樹脂修補法

混凝土粘結劑可根據不同的要求拌制成凈漿(主要為礦粉)、砂漿及混凝土幾種類型，視破損程度采用表面封涂修補或澆筑涂層修補法。粘結劑修補的操作步驟可分為表面處理、支立模板(封涂法不用)、膠粘劑拌制和備料、缺陷封嵌或灌筑及濕治養護等過程。

（四）鋼纖維混凝土路面補強

鋼纖維混凝土系列用于橋面鋪裝層維修，能增強橋面抗裂性、 抗彎曲性、耐沖擊性和耐疲勞性。其常用摻量為1%～2%，拌和的投料次序和方法宜采用粗細骨、鋼纖維和水泥先干拌而后加水濕拌，其澆筑與常規性普通混凝土澆筑基本相同。

當前，鋼纖維混凝土系列應用于橋面鋪裝層的維修與加固一般有兩種：一種為部分粘結式的鋼纖維混凝土(SFRC)鋪裝層；一種為鋼纖維增強鋼絲網混凝土鋪裝層（復合式FRC）。復合式SFRC與舊橋面可構成完全粘結的形式，與行車道板一起共同受力，作為行車道板抗彎拉的部分參加復合板材的彎曲，且復合式SFRC連續橋面在支座處可承擔負彎矩，因而可提高主梁的承載力。對簡支梁橋橋面可設置SFRC塑性鉸，取消伸縮縫裝置，形成連續橋面，以增加橋面行車的舒適性，是橋面維修加固的一項改革措施。

4 總結

要使我國的橋梁建筑能夠逐漸的與國際接軌，真正的達到良好性質的基礎性設施建設，就需要相關的專業人員，在今后的一段時期之內，不斷的進行探索和研究，有效的對我國的橋梁建設進行設計，進而保證不出現橋面鋪裝層裂縫病害的問題，最終的目的就是保證人民的生命財產安全不受到損害。