桥面铺装薄层混凝土防裂技术

桥面铺装薄层混凝土防裂技术

郑金龙,鄢元家

湖北省路桥集团 湖北省武汉市 430113

摘要：桥面铺装层在桥梁行驶过程中起到至关重要的作用，它的质量决定了行驶过程中桥面板承受的负荷，进而影响行驶的安全性和乘客的舒适度，并且还会给桥梁的稳定性带来严重的破坏。桥面铺装层的质量至关重要，它必须满足一定的强度、完整性、抗裂、抗冲击、耐磨性以及其他特殊要求，以确保桥梁的安全可靠。然而，由于特殊情况的存在，这种薄层铺装技术仍然处于探索与实践的初级阶段。

关键词：桥面铺装，路用性能，微膨胀技术，施工工艺

一、研究背景及国内现状

1.1研究背景

自新中国成立以来，我国交通建设大致经历了四个阶段。从新中国成立开始，人们对于交通运输业的重要性认识不够，从而使其脱离了国家经济发展的速度。随着改革开放的不断深化，面对着外国资本对本民族企业的巨大冲击，尤其是在交通运输方面的打击，使人们逐渐认识到发展交通运输事业的重要性，开始大力发展交通基础设施建设。现在，沥青混合料已成为我国高等级桥梁的首选面层材料，在占比达70%，而且，在全球范围内，大多数国家的桥梁建设也采用了这种柔性铺装技术。经过调查发现，国内水泥混凝土桥梁的铺装层存在多种病害，包括车辙、推移、纵横裂缝、松散、坑槽以及泛油等，这些病害对桥梁的安全性造成了严重的威胁。桥梁的健康状况会直接影响到交通的安全性，从而导致冲击、车抖、噪音等问题，进而降低交通的运营效率和效益，更严重的是，桥面的破坏会削弱结构的耐久性和车载能力，甚至危及行车的安全。因此，研究导致这些问题的根源已经成为当务之急。

1.2国内现状

国内传统的桥梁设计人员对于桥面铺装层是桥梁的附属结构，都只是当作恒载来看待，并不考虑铺装对结构受力的影响，而往往忽略了铺装的结构功能作用。大多数专家都致力于研究如何改善铺装材料，这一领域遍及国内外。随着时代的进步，我们的国家在经济和技术方面都有所改善。在这些改善的背景下，桥梁的建造也变得更加重要。特别是在保证交通安全、改善乘客体验、提高桥梁的稳定性和ROI方面，桥面铺装的质量和使用寿命都是非常重要的。也逐渐受到了人们的重视，并陆陆续续开展了广泛而深入的研究。

二、影响桥面铺装防水混凝土产生裂缝的因素

影响因素包括材料的品质和使用量；通过采取有效的施工方案并加强对施工质量的监督，我们可以实现预期目标。桥梁施工涉及多个方面，包括钢筋加工和安装、运输过程中对桥梁的影响、混凝土浇筑时机、浇筑方式、振捣工艺和维护等。在桥梁施工过程中，裂缝通常会出现在混凝土表面。

2.1塑性裂缝

塑性裂缝一般来说并不容易发现，只有当混凝土完全凝固后，才会发现。这种情况可以分为两种：一种是塑性下降裂缝，即混凝土中的固态颗粒会因受重力影响而发生变形，而另一种则是因钢筋的存在而导致的表层变形。裂缝的另一种类型是收缩裂缝，这种情况相对普遍。因为受到大风或者是高温天气的影响，混凝土中的水大量的蒸发出来，而如果水分蒸发时间过快，已经高于泌水速率，混凝土表面就会非常硬，难以继续流动，但混凝土强度却无法抵抗这种塑性力因此出现裂缝，若钢筋保护层范围比较小，就会出现交叉裂缝。

2.2温度裂缝

在桥梁施工过程中，温度变化可能会导致裂缝的产生。在桥梁施工过程中，混凝土开始硬化，这会产生大量的水化热，从而导致温度持续上升，使得混凝土内部体积变大。然而，晚上的板面温度却很低，如果没有进行湿水养护，就会出现严重的冷却收缩问题，甚至会因为混凝土的总体温度下降而造成收缩。随着混凝土桥面的内部膨胀和外部收缩，温度应力迅速攀升，当达到极限拉应力时，将可能引发严重的裂缝，从而影响桥梁的安全性。

2.3约束收缩裂缝

当桥梁的混凝土在硬化过程中出现收缩，导致体积发生变化，并且受到限制，或者混凝土质量不佳时，就会出现约束性的裂缝，使得构件之间的变形失衡，通常表现为横向和纵向的裂纹。

2.4施工质量问题引起的裂缝

在施工的过程中，由于对施工工艺问题的不重视，而导致桥梁的质量受到严重影响。比如因为桥面钢筋网长时间的踩踏逐渐下沉，使得混凝土保护参厚度要比以前厚很多，导致混凝土表面出现了比较严重的开裂问题，尤其是横向裂缝非常多。再如，浇筑期间未能考虑到强度问题，使得桥面整体性能大受影响，当车辆在其上面行驶时，桥面就会出现比较严重的挠动，因此特别容易出现横向裂缝。再比如，混凝土浇筑期间，因为振捣不适度，致使水泥浆出现了上浮，桥面表层水泥含量比较渡鸥，桥面收缩能力也由此增强，这就增大了表面龟裂出现的可能性。龟裂是桥面铺装混凝土中最容易出现的裂缝，此种裂缝通常比较分散，间断式的出现。通常都是利用降低浮浆厚度，减少水量的方法来避免该问题。

三、桥面铺装防水粘结层施工基本要求

3.1桥面板的强度及干燥度要求

桥面板是桥梁的主要支撑结构，其质量直接影响着桥梁的使用寿命，因此，在防水粘结层底部，必须加强对桥面板的检查和维护，以确保其质量。若是在施工过程中未能充分考虑到各种因素，例如：缺乏合理的施工设备、人为操作不当、振捣不均、养护不足，这些都可能导致混凝土的强度下降，最终可能造成铺装层的损毁。

3.2气候的要求

由于气候条件(温度和湿度控制)对于防水粘结层的影响十分大。当温度比较低时，水泥混凝土内的水分不容易被蒸发出来，当随着防水粘结材料的涂刷，受其温度的影响，留在混凝土内的水分就会被蒸发出来形成气泡，影响了防水粘结层的使用性能，对后续的施工也存在比较大的隐患。

3.3施工单位和施工人员

施工单位必须具备相应的资质和条件，满足施工中的一些要求并且能够有条不紊地进行组织施工。施工人员要持证上岗，做好个人的防护措施。在施工前要做好准备包括了解现场情况、熟悉施工设计文件、检查设备是否完好和做好安保工作。

四、防止桥面铺装混凝土在施工阶段产生有害裂缝采取的技术措施

4.1“三掺”技术

“三掺”技术通过添加粉煤灰、减水剂和钢纤维，大幅降低混凝土的离析、用水量、发热和渗透，抑制碱集料反应，增强其对硫酸盐的耐受性，减少水泥的使用量，同时利用填补混凝土中的微小气孔，进一步提高其强度，有效降低收缩率，防止裂缝的形成，增加其均匀密实性，提高其抗折强度，从而获得优异的后期强度。采取这种措施可以显著改善道路的耐磨性，而且可以有效阻止碱骨料反应，抵御硫酸盐的侵蚀，从而达到良好的使用效果。这项技术可以有效地将潜在的有害物质从混凝土结构中分离出来，从而达到净化的目的。

4.2微膨胀技术

微膨胀防水混凝土通过添加膨胀剂来促进水化反应，这些膨胀剂包括水化硫铝酸钙、钙矾石、氢氧化钙等。这些膨胀剂能够有效地扩大混凝土的体积，同时减少混凝土的空隙，提高其强度。通过这种方式，混凝土可以变得更加紧凑，防止水渗透。当受到限制的情况下，水泥石与钢筋的粘合可以产生化学预应力，这种预应力可以有效地减少混凝土因其自身的压应力，同时也可以抵消因其自身的收缩所带来的拉应力，以此来实现补偿收缩、抗裂、防渗等功能。

4.3合理的选择原材料、优化配合比设计

选择合适的混凝土组分对于降低桥梁表面的水化热有着重要的作用，而不同品牌的水泥在铝酸三钙的含量上存在差异，这将会导致它们的凝固时间以及所产生的热量也有所差异。为了获得更好的性能，应该优先考虑硅酸二钙和铁铝酸四钙的含量较高的低温型水泥。由于其较低的水化热和较小的干缩率，这些材料能够显著降低混凝土的裂缝。采用优质材料，大幅提升混凝土的抗拉强度。使用具有较低弹性模量的粗骨料可以显著提高混凝土的抗拉强度。

4.4合理的施工控制

在建筑桥梁施工的过程中，为了更好的排除安全隐患，建设一座安全、美观、性能优越的桥梁，我们在施工的过程中必须要严格的按照国家的规章自度进行建造，采用新型的建造工艺和技术对桥梁工程进行完善，对薄面的桥梁建筑过程中，要采用高程控制、注意桥面的清理以及混凝土的养护工作，采取冲毛的施工工艺，提高施工的工作效果。

五、总结

“三掺”和膨胀剂的应用极大程度的降低了裂缝的发生，使得桥面整体性能的提高，同时消除安全隐患，还节省了一定的经济支出，较薄桥面混凝土的耐久性的提高，大大的降低了以后桥梁的修理和养护作用，也提高了桥梁的实用性，在经济飞速发展的今天，如何降低资源和人力的消耗，是我国可持续发展战略的重要思想导向。

参考文献：

[1]邹海宝;.高架桥桥面铺装防水混凝土防裂技术[J].工程建设与设计,2019:154-155.

[2]张于漪;.水泥混凝土桥面铺装薄层加铺技术探讨[J].公路交通科技(应用技术版),2019:168-170.

[3]朱洪峰.水泥混凝土桥面铺装薄层加铺技术探析[J].中国科技投资,2019:33.