公路桥梁桥面铺装裂缝产生原因及修补措施

公路桥梁桥面铺装裂缝产生原因及修补措施

陶岳明施文伟（浙江永和路桥建设有限公司，浙江武义321

关键词：沥青混凝土；桥面铺装；原因；修补措施

一、桥面铺装层损坏的病害分析

1.结构理论与设计

随着交通量的增大，现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击，桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形，因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系，各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。如无精确的计算方法，箱型梁也可参照T型梁的规定处理。从众多箱梁的设计来看，大部分设计者对箱梁构件是按T型粱进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T梁的一面，又有异于T梁的一面，对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽，桥跨与桥宽之比越来越小，箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋，就越来越不适宜了，导致按设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以象T梁主筋那样发挥应有的作用。所以，设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构，由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝。特别是随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济利益，通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用，并使桥梁结构局部超载，加快了主车道铺装层的病害发展。因此，在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况，在明确了桥梁结构受力的基础上，对桥面铺装层进行受力计算。

2.施工工艺

（1)铺装层厚度偏小。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地预测，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对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好，就会造成铺装层厚度不均，使有的地方厚度偏小。

（2)梁顶清理不利，造成铺装层与主梁结合欠佳。

3.桥面防水层的影响

由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，它的存在使上部结构按模量形成刚一柔一刚的板体受力体系，中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载作用下，彼此间的缝隙越来越大，直到松散脱落。另外，防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的几率大大提高。

4.桥面铺装的约束条件

桥面铺装受桥梁结构的约束，受荷后其边界条件与一般路面相差甚大，加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用，给铺装层的工作性能造成不利影响。

桥面铺装层厚度大多小于8cm，大中桥铺装层仅为6cm，加之桥梁上部结构在施工中由于支架沉降及预应力反拱无法十分准确地预测桥面标高，施工中一般用桥面铺装层来调整，容易造成铺装层厚度不均，有的地方厚度偏小，结果削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，造成桥面损坏如图1。

图1桥面裂缝

二、影响裂缝产生的因素

1.养护制度

养护制度对裂缝的产生有重要影响，尤其在防止早期裂缝的产生且有重要意义，混凝土干缩裂缝属于早期裂缝，它的产生在很大程度上是由于养护不当造成的，其中温度与湿度对养护的影响最大。

一方面，混凝土干缩随环境相对湿度的增加而减少，较高的湿度防止混凝土干缩有利；另一方面不同环境温度如表1所示。

2.混凝土集料

桥面铺装的抗压及抗折强度是保证混凝土材料抵御疲劳裂缝出现的先决条件。混凝土的抗压及抗折强度不但取决于混凝土材料配比，构成混凝土的集料粒径也是影响其强度的重要因素，这也是针对于不同的混凝土配合比要求集料粒径范围的原因。如果混凝土集料中超径及逊径过多则易使混凝土强度降低，从而引发材料疲劳裂缝的产生。

3.外掺材料

运用于混凝土的外掺材料常见的主要有粉煤灰、各种纤维及外加剂，它们的掺入量是影响混凝土裂缝的重要因素之一,粉煤灰可以改善混凝土的工作性，提高混凝土的耐久性。

粉煤灰的材料粒径较水泥的颗粒小，相同的温度下收缩粉煤灰体积变形要较水泥小故有阻滞混凝土变形的作用。适量地在混凝土材料中掺加粉煤灰可减小温度裂缝的作用。各种丝麻及钢纤维能有效地抑制干缩的发展，由于纤维会在混凝土内部形成纵横交错的三维网，从而抑制了混凝土的干缩变形，减小了裂缝变形的进一步发展。

三、裂缝修补措施

1.掺加钢纤维、聚合物和膨胀剂

试验和计算机模拟在混凝土基体中掺加一定数量的膨胀剂、早强剂、聚合物和钢纤维对混凝土进行改性，从而提高了初裂强度、韧性指数及界面黏结强度，可较好阻止裂缝的产生。试验采用的配合比为水泥:砂：碎石=1:1.81:2.71，水泥用量为400kg/m3。实验表明，掺和20％、体积掺量1．5％钢纤维，早强微膨胀剂R一24为8％的混凝土弯曲韧性是普通混凝土的45倍，界面黏结强度提高了l倍，有效阻止干缩，抗弯初裂强度达到9.1OMpa。

2.引入引气剂

对于砼这种刚性路面而言，降低材料的刚性，增加其柔韧性，但不降低抗折强度，是科研部门追求的路用砼品质之一。引气剂的加入，可显著改善道路混凝土的工作性，抗折强度、变形性能及耐久性等多项指标提高。引入2％～5％的含气量，抗折强度可提高10％～15％，适量的含气量可获得高抗折强度和抗折弹性模量。因此，在对桥面铺装层进行修补时，引入适量引气剂，含气量控制在3％，可以显著减少砼的干缩变形和温度变形，提高铺装层的使用寿命。

3.对预制板进行预处理

为了提高铺装层与预制板的界面黏结力，主要采用预制钢筋网和添加连接筋的办法，但是，由于桥面铺装层一般较薄，有的厚度仅为4cm，因此不能采用添加连结筋的办法。研究发现，采用预制板上涂刷聚合物与水泥按1：1比例配置的界面黏结的方法，新旧混凝土层间黏结强度增加了近1．5倍，此法对桥面铺装层的修补可产生十分理想的效果。

四、结束语

桥面铺装层虽然在整个桥梁工程中所占的体积并不大，但它对交通影响是非常大的。针对钢筋混凝土桥桥面铺装产生早期病害的原因，如果在设计和施工中采取相应措施，可以在一定程度上是延长桥面铺装层的使用寿命。

参考文献：

[1]杨文渊.桥梁施工工程师手册.北京：人民交通出版社

[2]赵满，梅琪，赵庳耀.混凝土桥面铺装设计与施工[J]．东北公路，2000.23

[3]李德月，范明伟.公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法[J]冲国公路.2004.13