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市政桥梁工程桥面铺装破坏的预防

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市政桥梁工程桥面铺装破坏的预防

孙志博 王 强

摘 要:文章陈述了市政混凝土桥面铺装破坏的状况,分析了由混凝土强度和厚度方面、混凝土桥面铺装层产生裂纹、桥面混凝土与梁板粘接不好、水的危害等破坏的原因及防治措施。

关键词:市政;桥面铺装;混凝土;措施

市政桥梁桥面铺装,一般采用沥青混凝土面层加防水层加防水混凝土的模式。近年来,许多道路通车时间不是很长,有些桥梁的桥面铺装相继产生了破坏,主要是开裂、破损、坑槽、唧浆等病害,严重影响了道路使用的安全性和舒适性。桥面铺装破坏是道路病害中最为严重的一种,且有着越来越严重的趋势,已引起了有关部门及广大工程技术人员的极大关注。如何认真分析清楚桥面铺装层破坏的原因并采取相应防治措施,值得我们深入研究。

1、市政桥面混凝土铺装层破坏的状况

通过调查及检测,发现桥面铺装层破坏的根本原因是由于混凝土铺装层的破坏而导致桥上沥青混凝土出现拥包、裂纹、坑槽等破坏现象。桥面混凝土破坏处主要有如下几种情况:一是混凝土桥面产生网状及纵横向裂纹;二是混凝土厚度薄;三是混凝土强度低;四是混凝土与梁板结合差。通过钻心取样发现,部分芯样在取芯过程中已破碎,能取出的芯样普遍产生环向开裂,混凝土表面松散,浮浆较多,骨料集中在下层,钢筋网位置不准确等。破坏区混凝土强度低且不均匀,整体性差。

2、 桥面混凝土破坏的原因及防治对策

2.1 混凝土强度和厚度方面的原因

(1)混凝土强度低,厚度薄,是桥面破损的重要原因。按规范要求,混凝土桥面铺装层的强度不应低于主梁翼板。因为桥面是与主梁协同作用的,在弯矩作用下,桥面相当于主梁翼板最上缘,是压应力最大的部分,如抗压强度不足,首先压碎的是铺装层。所以桥面混凝土的强度保证等级应引起设计和施工的足够重视。尤其在施工方面。有时在混凝土浇注过程中,影响混凝土达到设计强度的因素有如下几个方面:

①配合比不合理,混凝土水灰比大,塌落大,振捣后混凝土表面浮浆较厚,影响混凝土整体强度。

②桥面上有积水就直接浇注混凝土,是浮水上到表层,局部降低了混凝土的强度。

③混凝土振捣不充分,混凝土局部不密实,或养生不好,降低了混凝土的强度。

④桥面钢筋网贴于梁顶,造成其混凝土上保护层过大,使钢筋在桥面混凝土中的受力作用减小或消失。影响桥面混凝土整体受力性能。

⑤混凝土局部厚度薄,有时极限厚度4~5cm,此处混凝土除浮浆外,仅存一层骨料,不能达到施工配合比要求且无法振捣密实,一定程序上降低了局部桥面混凝土强度。

(2)根据国家有关对钢筋混泥土桥面铺装课题的研究成果资料,从铺装的应力计算结果看,桥面混凝土厚度宜在80~120mm之间能满足要求,但考虑超载,偏载和高应力疲劳对桥面使用年限的影响,混凝土厚度一般应为90~150mm之间。以前,桥面混凝土厚一般设计为80mm,极限厚度60mm,现在是10mm,极限厚度为80mm,从设计上看,桥面混凝土厚度偏薄,从施工方面,梁板的反拱度影响及施工误差的存在,导致一些桥面混凝土局部极限厚度仅为40~50mm,必然导致混凝土的过早损坏。

(3)为确保桥面混凝土的强度和厚度,根据混凝土桥面的破坏的根本原因,应该采取如下防止措施。

①结合新编《公路水泥混凝土路面施工技术规范》,充分考虑到桥面结构特性,即:弯拉结构特性,动载结构特性,大面积薄壁结构特性及运营超载特性,贯彻“更强更厚”的思想,桥面混凝土强度等级必须达到C40以上,厚度为100~150mm,极限最薄厚度90mm。

②认真研究混凝土配合比,要采取级配良好的骨料。选择合适的砂率及水灰比(一般为4~6),并在施工中严格控制,保证混凝土强度的稳定性和连续性,达到混凝土的设计要求且偏差均匀。

③保证桥面钢筋的正确位置,特别强调钢筋网与梁顶必须有一定的保护层,使钢筋受力良好。

④施工时必须对梁板反拱进行测量。并对桥面梁顶标高进行仔细测量,然后计算出混凝土桥面的厚度,必要时对设计进行调整,必须保证桥面混凝土最小厚度为90mm。

2.2 混凝土桥面铺装层产生裂纹

根据裂纹产生的原因,可将裂缝分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝。

2.2.1 疲劳裂缝

桥梁主梁的桥面板在荷载的作用下,经常处于震动变形中,由于在混凝土材料内部存在局部缺陷或不均匀性,在荷载的作用下会发生应力集中而出现微裂缝,应力的反复作用,是裂纹逐步扩展,直到一定次数后,产生疲劳裂缝,产生破坏。另外,桥面混凝土表面有时存在肉眼看不见的细小干缩裂纹,也会在反复的震动过程中逐渐加长加宽。

2.2.2 温度裂纹

温度裂缝一般是指在温度降低过程中产生的。在温度降低时,铺装层发生翘曲,但由于铺装层与梁顶紧密联结,致使桥面混凝土不能自由伸缩,这样就在铺装层顶产生拉应力,其大于混凝土极限抗拉强度时就会产生温度裂纹。防止温度裂纹就应该以降低混凝土的水化热,降低混凝土出现拉应力的起始点温度,减少混凝土降至环境温度时的温差等方面入手。

2.2.3 干缩裂纹

干缩裂纹是指混凝土尚在柔软塑性状态时,因混凝土表面水分蒸发造成的失水干燥,同时蒸发降温及水泥水化所引发的干燥收缩及温度收缩和化学减缩共同相互作用的结果,以干缩为主。

2.2.3.1 干缩裂纹的种类和危害

(1)轻微干缩裂纹:裂纹宽度大约为1mm左右,长度约为0.2~1m不等,分布是无规律杂乱的,深度较小,一般为2~4cm,其特征是表面开口宽,随深度逐渐消失。它的危害程度不严重,可不做处理和适当处理。

(2)中度干缩裂纹:裂纹宽度2mm左右,长度约1~2m,深度5~10cm,必须进行处理。

(3)严重裂缝:裂宽3~5mm,深度贯穿整个板厚,必须全部凿除返工处理。

2.2.3.2 裂纹产生的原因及防治

干缩裂纹的产生,直接与施工时外界的风速、相对温度、气温、日照和养生措施采用的早晚有关,新拌混凝土抵抗塑性收缩的能力与原材料细粒含量,配合比中水泥浆和砂浆含量及混凝土的匀质性和离析有关,防止干缩裂纹的措施必须从材料、施工工艺和外界环境(特别是风速)3个方面,围绕两个核心问题进行,一是减少混凝土表面水分蒸发,二是增大材料的抗裂能力。

(1) 提高混凝土原材料及混凝土配合比防止干缩裂纹的产生

①土对塑性收缩裂纹的影响很大,要严格控制混凝土材料的泥土含量,粗集料含泥量不得大于1%,沙的含泥量不得大于2%。

②尽量选用较粗水泥及较小的水泥用量,对防止塑裂有利。

③选用细度模数2.5~3.2的中偏粗砂比≤2.5的细沙好,同时要选用较小的砂率,一般比设计配合比基础上的砂率降低4%~5%,可提高混凝土的抗裂性能。

④选用适当的水灰比(一般为4~6),减少混凝土表层浮浆厚度,有利于防裂。

⑤采用钢纤维混凝土,防止开裂。

(2)从施工因素方面防止混凝土产生塑性收缩裂纹

①必须保证桥面混凝土施工配合比和施工坍落度的相对稳定性,尤其是一个工作班内,施工配合比的稳定可以保证表面砂浆均匀。在混凝土浇注过程中,要减少人工翻捣混凝土,避免骨料离析、下沉,确保混凝土表面砂浆不要过厚,不得大于10mm,可有效的防止塑裂。

②不得在桥面上留有振捣器拖出的砂浆集中的发亮条带,由于砂浆与混凝土收缩量相差过大,此类条带部位易产生裂纹。

③在多风的天气,应尽快尽早地开展养生工作,覆盖物必须有足够的搭接带并能固定良好,洒水养生必须有专门的作业班组负责,不间断洒水。

④抹面时人工抹面要轻,避免拉伤混凝土。初凝时产生微裂的,要进行二次抹面处理。

⑤梁板必须清理干净,混凝土浇筑时,必须保证梁板上没有积水,以防混凝土局部与整体的不均匀。

⑥混凝土必须养生28天且强度达到设计要求后方可开放交通。如需提前开放交通,必须有交通管制措施,禁止重载、超载车辆高速通过。可以有效的防止微裂的扩展。

⑦要控制好梁体间铰缝、湿接缝施工质量,要使梁体整体受力,杜绝“单板受力”现象,防止由于梁体在载荷作用下变形不均匀导致桥面混凝土产生裂缝。

(3)控制好施工环境因素

①夏天气温超过30℃时,应避免在11::00~15:00塑性收缩最不利的时段施工。

②要降低混凝土温度,水泥温度不得超过50℃,混凝土温度不得大于35℃。

③在风力大于5级时,必须停止施工。

2.3桥面混凝土与梁板粘结不好

桥面混凝土与梁板粘结不好,产生“两层皮”现象也是桥面混凝土产生破损的重要原因。

(1)梁板上杂物、泥水清理不净。桥面混凝土浇筑时必将梁板彻底清扫干净且要充分湿润。

(2)对梁板进行凿毛处理,必要时拉横向槽,增加粘结力。

(3)在梁板上预留竖向钢筋或植筋,并与桥面钢筋网焊接,使桥面混凝土与梁板一体受力。

2.4 水的危害

水是许多桥梁病害的原因,桥面混凝土破损与水有关。一是梁板与桥混凝土间的游离水,二是混凝土表面上的自由水,尤其是混凝土表面有微裂纹,在行车载荷重复作用下,水在混凝土中产生“抽吸”作用,大大地降低了混凝土桥面抗疲劳性能。所以在设计、施工时,要注意如下事项:

(1)桥面混凝土防水层必须严格按照要求施工,防止水的渗入。

(2)桥面混凝土做防水混凝土设计。

(3)泄水管开口必须低于桥面混凝土标高,利于水的排出。

(4)施工时按2.3节的做法,保证桥面混凝土与梁板的粘接,防止两层间出现游离水。

3 结论

混凝土桥面铺装是专业性、技术性很强的工作,要考虑到上述几个方面的因素,采取精细化施工措施,并且在工程实践中不断创新,才能保障桥面铺装质量,从而不断提高我国路桥工程质量水平。

参考文献:

(1) JTGF30-2003,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S]。

(2) 陈素梅。粗集料性能对路面混凝土抗折强度的影响[J]。混凝土。2002(12)。

作者简介:

1、孙志博;出生年月:1964年11月12日;性别:男;民族:汉;籍贯(省市县):山东省德州市;职称:中级;职务:副科;主要工作或研究方向:城市道路。

2、王 强;出生年月:1966年10月02日;性别:男;民族:汉;籍贯(省市县):山东省德州市;职称:中级;职务:正科;主要工作或研究方向:城市道路。

 

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