水泥混凝土橋面裂縫原因分析與防治研究

謝光寧++許新權

摘要：針對某在建高速公路橋面的鋪裝情況以及出現的裂縫特征，對水泥混凝土橋面裂縫產生的原因進行分析，發現是低溫施工、養生措施不足、混凝土質量及層局部厚度不足等問題導致了鋪裝層較早出現裂縫。在后續施工過程中采取了相應的技術措施，可以防治類似的橋面鋪裝病害再發生，提高了水泥混凝土橋面鋪裝的施工質量。

關鍵詞：水泥混凝土；橋面裂縫；橋面鋪裝；低溫施工

中圖分類號：U445.7

文獻標志碼：B

引言

近年來，隨著高速公路建設速度的加快，中國公路總里程越來越長。水泥混凝土路面因具有較高的抗壓強度、抗彎拉強度及抗磨耗能力，以及承載力大、穩定性好、夜間行車誘導視線清晰等優點，在公路建設中得到了廣泛的應用。但是，隨著水泥混凝土路面的迅猛發展，出現的問題越來越多，部分高速公路未達到設計壽命就發生了損壞，有的甚至運營2～3年就出現了嚴重的病害，造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。因此，防治水泥混凝土路面裂縫技術的研究成為業內普遍關注的問題。水泥混凝土路面的裂縫包括龜裂、斜向裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫和交叉裂縫等幾種形式。引起裂縫的原因包括外界因素、設計缺陷、施工問題及其他原因。本文結合實體工程，分析了裂縫產生的原因及相應的預防措施。

1 橋面鋪裝概況

某高速公路橋面采用滑模攤鋪和三輥軸攤鋪施工，具體概況如下。

（l）整體式橋梁水泥混凝土鋪裝總寬度為15.568m（含外側寬0.15m排水溝），橋面板厚度為15cm。采用GOMACO2800型攤鋪機施工，滑模攤鋪寬度為6～7.5m，剩余兩側最后采用三輥軸攤鋪成型，如圖l所示。

（2）分離式橋梁水泥混凝土鋪裝總寬度為15.818m（含外側寬0.15m排水溝），橋面板厚度為15cm。采用GOMACO2800型攤鋪機施工，滑模攤鋪寬度為6～7.5m，剩余兩側最后采用三輥軸攤鋪成型，如圖2所示。

2 橋面病害概況

2.1 橋面裂縫調查

在某新建高速公路的Al～A6橋上，水泥混凝土橋面在施工完不到三個月就出現了較多橫向裂縫和少量縱向裂縫（表1）。

2.2 橋面裂縫特征分析

從調查結果及掌握的情況來看，裂縫呈現如下幾個特征。

（l）橋面鋪裝層出現的裂縫主要集中在2014年1月20日～l月24日施工的路段。

（2）裂縫的主要型式是橫向微裂縫，裂縫貫通整個單次攤鋪板塊；個別位置存在較短的橫向微裂縫。

（3）橫向微裂縫的平均間距從3.3m到17m不等，從現場調查的情況來看，局部路段的最小裂縫間距為1m左右。

（4）以Al高架橋為例，右幅開放交通，左幅未開放交通，右幅的裂縫寬度要比左幅的寬，即開放交通后，裂縫的寬度增大。

3 橋面鋪裝裂縫產生的原因

3.1 低溫施工且養護措施不足

出現裂縫路段的攤鋪時間主要集中在2014年1月20日～24日，施工時氣溫相對較低，大約為O℃～l6℃，晝夜溫差基本在15℃，夜間溫度為O℃左右，屬于低溫季節施工。

水泥橋面鋪裝施工后，仍采用噴灑養生劑和塑料薄膜的方式進行養生，混凝土的強度增長緩慢。規范要求，低溫季節施工時拌和物中應加入早強減水劑，并加強保溫、保濕，覆蓋養生，塑料薄膜上應加蓋土工布、草簾等。

從該地區2014年1月和2月的氣溫走勢圖（圖3、4）可以看出，1月25日后氣溫迅速升高，到2月5日，晝夜溫度基本上在lO℃～27℃范圍內，2月7日則開始急劇降溫，溫度下降到l℃～8℃。由上述情況分析得出，混凝土在施工養生期間經歷了低溫、急劇升溫、急劇降溫的過程，加之混凝土的養生覆蓋保溫措施不足，混凝土在溫度急劇變化中產生溫縮、干縮裂縫。

3.2 混凝土質量的影響

混凝土質量對裂縫的產生有一定影響，這些影響主要包括以下幾方面。

（l）混凝土集料中雜質的含量直接影響混凝土的質量。石料中的有害雜質如云母、有機質及石料上的包裹層等會削弱水泥的膠結力，延緩水泥硬化，降低混凝土的強度。

（2）集料級配不穩定。砂石料的級配差、砂過細都會導致集料間空隙過大，水泥砂漿集中，局部收縮加大，出現干縮性裂縫；砂石料含泥量過大會使混凝土的強度急劇降低，抗滲性減弱，干燥時就會產生裂縫。

（3）攪拌時間過短。攪拌時間低于規范要求，會使混合料攪拌不均勻，外加劑未能與水泥充分發生物理化學作用，造成塌落度偏?。粩嚢枵久つ考铀斐伤冶绕?，攤鋪現場易產生泌水，因而鋪筑的混凝土易產生裂縫。

（4）坍落度過大。水泥混凝土的坍落度越大，其收縮性越大，收縮產生的拉應力也就越大，橋面就越容易產生收縮裂縫。

3.3 橋面鋪裝層局部厚度不足

預制T梁上直接加鋪橋面板的方式存在一定的特殊性，因張力造成T梁中部起拱及預制T梁造成的頂部不平順等問題使橋面不平整，加上面板鋪裝厚度不均勻，易造成面板因厚薄不同而強度不均勻、混凝土界面摩擦力增加、因新老混凝土變形不一致而存在層間搓動等現象。因此，過薄處或厚薄交接處都將成為薄弱斷面，混凝土收縮時往往較難承受拉應力。尤其是在外部環境影響自身強度增長、T梁因外力自身擾動幅度較大的情況下，面板混凝土抗壓能力不一致會造成薄弱斷面處開裂并逐漸貫通整個板塊，引起橋面鋪裝層產生裂縫。

3.4 梁面清理不徹底

在橋面鋪裝施工前，梁板頂部的浮漿、塵土、松散混凝土等清理不徹底，以及未鑿毛或鑿毛深度不夠等問題都嚴重影響橋面鋪裝層與梁頂面混凝土之間的結合力，破壞水泥混凝土層的整體性，在車輛荷載作用下橋面容易出現裂縫。

3.5 混凝土養護不到位

橋面養護質量差、交通管制不嚴一直是路面施工的突出問題。施工時采用覆蓋塑料薄膜的養生方式很難做到在養生期內保濕；同時，交通管制不嚴對水泥混凝土橋面的傷害也很大。養生期間，該路段交通干擾較多、較大：該段為分離式路基，只有右幅能夠通行，左幅未能接通，尤其是在2013年的“8.16尤特”臺風后，地方路完全被毀，主線橋隧群右幅成為搶險通道和應急通道。為了確保搶險通道的順暢以及主線的施工工期，形成橋隧群路段的大規模水泥混凝土施工條件，根據交驗現狀、通行條件、工期要求，需接通該橋面及短路基通道，盡快開展該路段的橋面板鋪裝施工。從Al高架橋橋面鋪裝的裂縫調查可以看出，左幅內側裂縫57條，右幅內側裂縫50條；從裂縫的特征看，右幅的裂縫寬度要比左幅的稍寬，即開放交通后，裂縫的發展加快了。endprint

4 橋面裂縫處治措施

4.1 主要原因

通過對比分析，得出局部橋面鋪裝層產生大量橫向微裂縫的原因如下。

（l）低溫施工、混凝土養護措施不足是局部橋面鋪裝層產生大量橫向微裂縫的主要原因。

（2）原材料粉塵含量大、稱量偏差大、攪拌時間短、混凝土塌落度和水灰比不穩定、現場灑水收面、橋面鋪裝層局部厚度不足、局部梁面雜物清除不徹底等問題是裂縫產生的次要原因。

（3）另外，水泥和外加劑的性能及化學成分對混凝土干縮、溫縮的性能有較大影響，建議對留樣水泥和外加劑的化學成分及性能指標進行外委檢測，進一步查找裂縫的產生與水泥、外加劑的批次及質量是否有關。

4.2 處治措施

通過調查總結，在后續施工過程中采取了如下處治措施。

（l）拌和物中添加早強減水劑，提高混凝土的早期強度。

（2）嚴格采用噴養生劑和覆蓋塑料薄膜、土工布保濕保溫的養生措施，在養護期內安排專人進行巡查，在發現缺水、覆蓋破損的區域及時采取補救措施。

（3）禁止使用不合格的原材料生產橋面混凝土，建議在水泥混凝土路面施工過程中派專人及時檢測原材料的含泥量、級配、含水量及新拌混凝土的塌落度等指標。根據檢測結果及時調整集料的比例及用水量，保證新拌混凝土各組成材料的穩定、準確。

（4）低溫施工時，延長混凝土的攪拌時間。建議攪拌時間控制在60～90s，并根據氣溫情況進行調整，預防新拌混凝土發生攪拌不均勻的情況。

（5）針對攪拌樓配料計量偏差的現象，建議后續施工中每15d校驗一次攪拌樓計量精確度，并打印每天（周、旬、月）對應路面攤鋪樁號的混凝土配料統計數據及計算偏差。

（6）水泥橋面鋪裝層施工過程中禁止或減少灑水收面，應通過原材料質量控制保證生產出的混凝土各組成材料準確、塌落度穩定，以提高滑模攤鋪橋面鋪裝層的質量。

（7）對梁板頂面、濕接頭、濕接縫等處理不到位的地方，進行二次鑿毛處理，在安裝鋼筋網片前清掃干凈。梁板頂面橋面鋪裝剪力筋按設計要求扶直或采用墊層供架梁車通行，防止剪力筋扭曲。安裝鋼筋網片時，鋼筋搭接長度按照規范要求進行點焊或綁扎（隔一綁一），安裝高度必須符合設計要求。為防止鋼筋網片剛度不夠而塌陷，應適當增設墊塊，保證鋪裝層的最小厚度。為確保鋪裝橋面的平整度和密實度，要求使用振動梁和手扶式抹光機等設備，有條件的可以使用三輥軸配手扶式抹光機施工。在鋪設混凝土布料后先用振搗棒振搗密實，再用振動梁或三輥軸震動行走，確保混凝土密實。為減少和防止橋面鋪裝混凝土裂縫的產生，澆注混凝土應避開中午高溫時段。混凝土頂面須進行二次收漿處理，頂面壓光后適時進行刷毛，刷毛人員應站在木質搭板上操作，刷毛要求達到粗集料露頭的效果，并及時將刷掉的浮漿清除，不得使浮漿留在頂面。

5 結語

盡管引起水泥混凝土橋面裂縫的原因較多，但是經過對水泥混凝土橋面裂縫問題的分析并采取相應的控制措施后，該高速公路在后續施工時橋面未再發生類似的裂縫現象。在水泥混凝土橋面裂縫問題防治中，管理防治措施起到非常關鍵的作用，不但要注意高溫天氣下混凝土的養護，低溫天氣下更要采取有效的混凝土養護措施。另外，建立和完善質量保證體系，規范工作行為，落實質量責任制，才能將水泥混凝土橋面建設中的不利因素降到最低，最大限度地提高施工質量。endprint