桥面铺装层裂缝成因和预防措施分析
沈文慧
摘要：本文分析了桥面铺装层破损的机理，提出桥面铺装层修补及防治的方法，供大家参考。
关键词：桥面铺装；裂缝；影响因素；修补；防治
1前言
目前，随着交通事业蓬勃发展，公路工程项目日益增多，桥梁工程较为普遍，下部基础、上部大梁工程等关键项目施工质量不断提高，但是，桥面铺装层施工质量往往被疏忽，只注重外观质量，施工工序控制不严，致使桥面铺装层过早出现裂缝，松散、坑槽等病害，维修周期也越来越短。本文分析了桥面铺装层裂缝产生的机理和防治措施。
2 桥面铺装层裂缝产生的机理
桥面铺装层在构造上属于刚性结构，其结构破坏的原因受材料、温度及施工工艺的影响。
2.1 水泥干缩裂缝
在构成桥面铺装的水泥混凝土中，水在水泥石中以结合水、骨料层间水、吸附水和毛吸水的形式存在，当桥面铺装层达到一定强度，用以作为水泥硬化所需的水分便会逐渐失去，水泥混凝土就会产生收缩现象。当收缩均匀时，一般不会产生裂缝，当水泥混凝土不均匀收缩时，桥面铺装便会有裂缝产生。
桥面铺装层的不均匀收缩主要产生于两方面原因：一是构成水泥浆的集料对浆体的约束作用，使水泥浆体的收缩受到限制，内部处于干缩裂缝应力状态。另一方面是由于预制板及路面的约束作用，限制了混凝土的收缩变形，迫使混凝土内部产生抵抗这种约束的应力，从而产生干缩裂缝。
2.2温度裂缝
水泥混凝土具有热胀冷缩性能，桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分或整体性限制条件下产生的。由于混凝土材料的抗折强度远较其抗压强度小，因而当铺装层中产生拉伸变形时，混凝土很容易引起开裂变形。
2.3 疲劳裂缝
桥面铺装经常承受冲击及振动荷载，会在混凝土内部产生材料疲劳现象，引发局部引力集中而使材料出现裂纹。在外荷载达到材料应力破坏上限时，材料内抵御应力的能力不断减弱，最终出现材料破坏，从而不断减少应力作用的有效面积，裂缝不断扩大，是混凝土出现疲劳裂缝。
3面铺装病害原因分析
3.1构造原因
桥面板刚度不足。对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不足，在重荷载的作用下引起较大的变形，加上车辆的连续冲击震动，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。
铺装层与梁表面粘结强度较低，在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净且凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。
桥面防水层的影响。由于防水层的强度与主板的强度有差异，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力，处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载以及雨雪水的侵蚀作用下，彼此间的缝隙会越来越大，直到松散脱落。
3.2 施工原因
铺装层厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出设计高程，或由于调整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因，施工中主梁顶面标高与设计值相差较大，造成桥面铺装层厚度不均，使桥面铺装层局部过薄，削弱了桥面铺装的刚度和承载能力。
铺装层内钢筋网错位。钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土时，受到施工人员、机械和混凝土自重的压力，导致其紧贴桥面板而改变了原设计钢筋位置，削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力，容易因此出现桥面裂缝等损坏现象。
混凝土的温缩和干缩作用。由于混凝土硬化初期抗拉强度低，若温缩或干缩产生的拉应力超过其抗拉强度，将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝，造成桥面的过早损坏。
是混凝土质量的影响。混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的使用寿命。混凝土的原材料、级配，拌合物的和易性较差或施工控制不良造成混凝土蜂窝，局部过振或欠振，强度降低等缺陷。这些缺陷破坏了铺装层的整体性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲的能力。使铺装层建成后经过短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。
3.3 外界环境的影响
是荷载过大及冲击影响。对于目前增长较快的重载交通及超载，加重了桥面铺装层的负荷，并且轴重的增加形成较大的冲击荷载。在路面不平整或桥面伸缩缝、施工缝位置，冲击作用更为明显，造成桥面铺装层特殊位置或局部先期破坏，并促使破坏向其他部位扩展恶化。
是交通组织的影响。在公路交通组织管理中，由于车道的功能划分，使桥梁结构运营始终处于偏载状态，加快了主车道铺装层的疲劳，使主车道铺装层容易发生各种病害并以较快的速度发展。
4 裂缝解决方法
4.1 确保桥面铺装层厚度
桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样，但由于其是在刚性预制板上浇筑的混凝土，受力情况发生了很大变化，使得桥面铺装层裂缝，产生的原因较为复杂，根据裂缝产生的原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝，对裂缝产生的影响因素主要有厚度、外掺料、集料、层间粘结状况及养护等。
施工中，由于梁体的拱度，梁顶面并不是一个理想的平面，致使桥面铺装层混凝土厚度不均，因此，设计时应考虑，满足规范要求的结构最小厚度，在施工时严格控制预应力梁的存放时间，超出规范要求存放时间的应采取预压措施，从而保证梁体拱度的均匀性，减少铺装层厚度差异。
4.2 施工中的几项措施
桥面铺装层能否铺好，最为关键的是新老混凝土面能否粘结好，在进行桥面铺装层施工中应着重作好以下几点工作：
根据理论分析可知，提高层间接触程度可以显著提高结构层的疲劳寿命，在施工中尽可能采取措施，保证各层粘结良好，避免滑动，桥面铺装前，应先凿除梁体表面浮浆，使表面粗糙，成齿形，且均匀，此外，还需将凿后的混凝土松散粒，砂石泥土等清除干净，有利于层间粘结牢固，可采用以下措施：① 在凿毛的清除干净的表面涂抹一薄层胶结剂；②加设新旧混凝土之间联系钢筋。
原材料质量要好。粗骨料最大粒径应不大于20mm，粗骨料的含量在混凝土中的体积含量高，能减少混凝土的收缩，骨料弹性模量热膨胀系数对混凝土干缩也有影响，骨料弹性模量高，使混凝土的干缩和徐变就会受阻。
设置定位钢筋及保证钢筋保护层厚度。桥面铺装层的钢筋网在施工中常用混凝土垫块定位，而垫块易走位而失去定位作用。在现场可参与定位钢筋，如 Φ1O或Φ12钢筋，长度约6～12cm，双向间距约75cm，定位钢筋一端与钢筋焊接，另一端竖立支撑于梁面上，对钢筋网实行多点支撑。同时，施工时，应尽量避免人和机具在钢筋网上碾压，以防钢筋网出现大的变形。
确保养护期。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，因此要注意施工期间的养护，保持一定的湿度。
适当使用外掺料。根据工程具体情况，适当参与外掺料，如：①粉煤灰，可降低混凝土水化热，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的温差，防止温度裂缝的产生。②钢纤维，在混凝土中加入体积掺量为1．2%～2% 钢纤维，可以在混凝土中形成乱向分布的网状结构，从而控制混凝土干缩。③外加剂，适当的加入膨胀剂和引气剂对于提高混凝土抗干缩和抗折强度也具有一定的明显作用。
结束语
桥面铺装层虽然在桥梁中所占的体积并不大，但它对交通的影响是非常大的。针对钢筋混凝土桥面铺装产生早期病害的原因在设计和施工中采取相应措施，在一定程度上是可以延长桥面铺装层的使用寿命。
