水泥混凝土桥面裂缝原因分析与防治研究

谢光宁++许新权

摘要：针对某在建高速公路桥面的铺装情况以及出现的裂缝特征，对水泥混凝土桥面裂缝产生的原因进行分析，发现是低温施工、养生措施不足、混凝土质量及层局部厚度不足等问题导致了铺装层较早出现裂缝。在后续施工过程中采取了相应的技术措施，可以防治类似的桥面铺装病害再发生，提高了水泥混凝土桥面铺装的施工质量。

关键词：水泥混凝土；桥面裂缝；桥面铺装；低温施工

中图分类号：U445.7

文献标志码：B

引言

近年来，随着高速公路建设速度的加快，中国公路总里程越来越长。水泥混凝土路面因具有较高的抗压强度、抗弯拉强度及抗磨耗能力，以及承载力大、稳定性好、夜间行车诱导视线清晰等优点，在公路建设中得到了广泛的应用。但是，随着水泥混凝土路面的迅猛发展，出现的问题越来越多，部分高速公路未达到设计寿命就发生了损坏，有的甚至运营2～3年就出现了严重的病害，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，防治水泥混凝土路面裂缝技术的研究成为业内普遍关注的问题。水泥混凝土路面的裂缝包括龟裂、斜向裂缝、横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝等几种形式。引起裂缝的原因包括外界因素、设计缺陷、施工问题及其他原因。本文结合实体工程，分析了裂缝产生的原因及相应的预防措施。

1 桥面铺装概况

某高速公路桥面采用滑模摊铺和三辊轴摊铺施工，具体概况如下。

（l）整体式桥梁水泥混凝土铺装总宽度为15.568m（含外侧宽0.15m排水沟），桥面板厚度为15cm。采用GOMACO2800型摊铺机施工，滑模摊铺宽度为6～7.5m，剩余两侧最后采用三辊轴摊铺成型，如图l所示。

（2）分离式桥梁水泥混凝土铺装总宽度为15.818m（含外侧宽0.15m排水沟），桥面板厚度为15cm。采用GOMACO2800型摊铺机施工，滑模摊铺宽度为6～7.5m，剩余两侧最后采用三辊轴摊铺成型，如图2所示。

2 桥面病害概况

2.1 桥面裂缝调查

在某新建高速公路的Al～A6桥上，水泥混凝土桥面在施工完不到三个月就出现了较多横向裂缝和少量纵向裂缝（表1）。

2.2 桥面裂缝特征分析

从调查结果及掌握的情况来看，裂缝呈现如下几个特征。

（l）桥面铺装层出现的裂缝主要集中在2014年1月20日～l月24日施工的路段。

（2）裂缝的主要型式是横向微裂缝，裂缝贯通整个单次摊铺板块；个别位置存在较短的横向微裂缝。

（3）横向微裂缝的平均间距从3.3m到17m不等，从现场调查的情况来看，局部路段的最小裂缝间距为1m左右。

（4）以Al高架桥为例，右幅开放交通，左幅未开放交通，右幅的裂缝宽度要比左幅的宽，即开放交通后，裂缝的宽度增大。

3 桥面铺装裂缝产生的原因

3.1 低温施工且养护措施不足

出现裂缝路段的摊铺时间主要集中在2014年1月20日～24日，施工时气温相对较低，大约为O℃～l6℃，昼夜温差基本在15℃，夜间温度为O℃左右，属于低温季节施工。

水泥桥面铺装施工后，仍采用喷洒养生剂和塑料薄膜的方式进行养生，混凝土的强度增长缓慢。规范要求，低温季节施工时拌和物中应加入早强减水剂，并加强保温、保湿，覆盖养生，塑料薄膜上应加盖土工布、草帘等。

从该地区2014年1月和2月的气温走势图（图3、4）可以看出，1月25日后气温迅速升高，到2月5日，昼夜温度基本上在lO℃～27℃范围内，2月7日则开始急剧降温，温度下降到l℃～8℃。由上述情况分析得出，混凝土在施工养生期间经历了低温、急剧升温、急剧降温的过程，加之混凝土的养生覆盖保温措施不足，混凝土在温度急剧变化中产生温缩、干缩裂缝。

3.2 混凝土质量的影响

混凝土质量对裂缝的产生有一定影响，这些影响主要包括以下几方面。

（l）混凝土集料中杂质的含量直接影响混凝土的质量。石料中的有害杂质如云母、有机质及石料上的包裹层等会削弱水泥的胶结力，延缓水泥硬化，降低混凝土的强度。

（2）集料级配不稳定。砂石料的级配差、砂过细都会导致集料间空隙过大，水泥砂浆集中，局部收缩加大，出现干缩性裂缝；砂石料含泥量过大会使混凝土的强度急剧降低，抗渗性减弱，干燥时就会产生裂缝。

（3）搅拌时间过短。搅拌时间低于规范要求，会使混合料搅拌不均匀，外加剂未能与水泥充分发生物理化学作用，造成塌落度偏小；搅拌站盲目加水造成水灰比偏大，摊铺现场易产生泌水，因而铺筑的混凝土易产生裂缝。

（4）坍落度过大。水泥混凝土的坍落度越大，其收缩性越大，收缩产生的拉应力也就越大，桥面就越容易产生收缩裂缝。

3.3 桥面铺装层局部厚度不足

预制T梁上直接加铺桥面板的方式存在一定的特殊性，因张力造成T梁中部起拱及预制T梁造成的顶部不平顺等问题使桥面不平整，加上面板铺装厚度不均匀，易造成面板因厚薄不同而强度不均匀、混凝土界面摩擦力增加、因新老混凝土变形不一致而存在层间搓动等现象。因此，过薄处或厚薄交接处都将成为薄弱断面，混凝土收缩时往往较难承受拉应力。尤其是在外部环境影响自身强度增长、T梁因外力自身扰动幅度较大的情况下，面板混凝土抗压能力不一致会造成薄弱断面处开裂并逐渐贯通整个板块，引起桥面铺装层产生裂缝。

3.4 梁面清理不彻底

在桥面铺装施工前，梁板顶部的浮浆、尘土、松散混凝土等清理不彻底，以及未凿毛或凿毛深度不够等问题都严重影响桥面铺装层与梁顶面混凝土之间的结合力，破坏水泥混凝土层的整体性，在车辆荷载作用下桥面容易出现裂缝。

3.5 混凝土养护不到位

桥面养护质量差、交通管制不严一直是路面施工的突出问题。施工时采用覆盖塑料薄膜的养生方式很难做到在养生期内保湿；同时，交通管制不严对水泥混凝土桥面的伤害也很大。养生期间，该路段交通干扰较多、较大：该段为分离式路基，只有右幅能够通行，左幅未能接通，尤其是在2013年的“8.16尤特”台风后，地方路完全被毁，主线桥隧群右幅成为抢险通道和应急通道。为了确保抢险通道的顺畅以及主线的施工工期，形成桥隧群路段的大规模水泥混凝土施工条件，根据交验现状、通行条件、工期要求，需接通该桥面及短路基通道，尽快开展该路段的桥面板铺装施工。从Al高架桥桥面铺装的裂缝调查可以看出，左幅内侧裂缝57条，右幅内侧裂缝50条；从裂缝的特征看，右幅的裂缝宽度要比左幅的稍宽，即开放交通后，裂缝的发展加快了。endprint

4 桥面裂缝处治措施

4.1 主要原因

通过对比分析，得出局部桥面铺装层产生大量横向微裂缝的原因如下。

（l）低温施工、混凝土养护措施不足是局部桥面铺装层产生大量横向微裂缝的主要原因。

（2）原材料粉尘含量大、称量偏差大、搅拌时间短、混凝土塌落度和水灰比不稳定、现场洒水收面、桥面铺装层局部厚度不足、局部梁面杂物清除不彻底等问题是裂缝产生的次要原因。

（3）另外，水泥和外加剂的性能及化学成分对混凝土干缩、温缩的性能有较大影响，建议对留样水泥和外加剂的化学成分及性能指标进行外委检测，进一步查找裂缝的产生与水泥、外加剂的批次及质量是否有关。

4.2 处治措施

通过调查总结，在后续施工过程中采取了如下处治措施。

（l）拌和物中添加早强减水剂，提高混凝土的早期强度。

（2）严格采用喷养生剂和覆盖塑料薄膜、土工布保湿保温的养生措施，在养护期内安排专人进行巡查，在发现缺水、覆盖破损的区域及时采取补救措施。

（3）禁止使用不合格的原材料生产桥面混凝土，建议在水泥混凝土路面施工过程中派专人及时检测原材料的含泥量、级配、含水量及新拌混凝土的塌落度等指标。根据检测结果及时调整集料的比例及用水量，保证新拌混凝土各组成材料的稳定、准确。

（4）低温施工时，延长混凝土的搅拌时间。建议搅拌时间控制在60～90s，并根据气温情况进行调整，预防新拌混凝土发生搅拌不均匀的情况。

（5）针对搅拌楼配料计量偏差的现象，建议后续施工中每15d校验一次搅拌楼计量精确度，并打印每天（周、旬、月）对应路面摊铺桩号的混凝土配料统计数据及计算偏差。

（6）水泥桥面铺装层施工过程中禁止或减少洒水收面，应通过原材料质量控制保证生产出的混凝土各组成材料准确、塌落度稳定，以提高滑模摊铺桥面铺装层的质量。

（7）对梁板顶面、湿接头、湿接缝等处理不到位的地方，进行二次凿毛处理，在安装钢筋网片前清扫干净。梁板顶面桥面铺装剪力筋按设计要求扶直或采用垫层供架梁车通行，防止剪力筋扭曲。安装钢筋网片时，钢筋搭接长度按照规范要求进行点焊或绑扎（隔一绑一），安装高度必须符合设计要求。为防止钢筋网片刚度不够而塌陷，应适当增设垫块，保证铺装层的最小厚度。为确保铺装桥面的平整度和密实度，要求使用振动梁和手扶式抹光机等设备，有条件的可以使用三辊轴配手扶式抹光机施工。在铺设混凝土布料后先用振捣棒振捣密实，再用振动梁或三辊轴震动行走，确保混凝土密实。为减少和防止桥面铺装混凝土裂缝的产生，浇注混凝土应避开中午高温时段。混凝土顶面须进行二次收浆处理，顶面压光后适时进行刷毛，刷毛人员应站在木质搭板上操作，刷毛要求达到粗集料露头的效果，并及时将刷掉的浮浆清除，不得使浮浆留在顶面。

5 结语

尽管引起水泥混凝土桥面裂缝的原因较多，但是经过对水泥混凝土桥面裂缝问题的分析并采取相应的控制措施后，该高速公路在后续施工时桥面未再发生类似的裂缝现象。在水泥混凝土桥面裂缝问题防治中，管理防治措施起到非常关键的作用，不但要注意高温天气下混凝土的养护，低温天气下更要采取有效的混凝土养护措施。另外，建立和完善质量保证体系，规范工作行为，落实质量责任制，才能将水泥混凝土桥面建设中的不利因素降到最低，最大限度地提高施工质量。endprint