淺析水泥混凝土橋面鋪裝
2012-08-13 來(lái)源：路橋技術(shù)網(wǎng)
路橋技術(shù)網(wǎng) 目前河北省高速公路橋梁工程橋面鋪裝一般均采用復(fù)合型橋面鋪裝層,即下層采用水泥混凝土鋪裝層,上層為瀝青混凝土鋪裝層。橋面鋪裝層是車(chē)輪直接作用的部分,其作用是防止車(chē)輪直接磨耗行車(chē)道板,保護(hù)主梁免受雨水侵蝕,并對(duì)車(chē)輛輪重的集中荷載起分布作用; 橋面鋪裝層應(yīng)有一定的強(qiáng)度,并能滿(mǎn)足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等要求。水泥混凝土橋面鋪裝雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中不考慮直接參與受力的要求,但卻對(duì)荷載分布起到重要作用,因此其質(zhì)量不能忽視。下面主要從施工設(shè)計(jì)的角度對(duì)出現(xiàn)混凝土裂紋的情況進(jìn)行分析,找出造成水泥混凝土橋面鋪裝層過(guò)早開(kāi)裂的主要原因,并對(duì)橋面鋪裝早期損壞的防治措施進(jìn)行了論述。
水泥混凝土橋面鋪裝過(guò)早破損的原因分析
1、橋面鋪裝層施工厚度不足
在梁板施工過(guò)程中,施工單位和監(jiān)理單位的質(zhì)量保證體系不完善,驗(yàn)收各環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán),造成成型的梁板尺寸過(guò)高;以及支座的高程控制不嚴(yán),高于設(shè)計(jì)高程;或者梁板的傾斜度過(guò)大,或者由于調(diào)整橋面縱橫坡等因素均可能造成梁板頂面高程高出設(shè)計(jì)值,因此造成了橋面鋪裝層厚度局部過(guò)薄,設(shè)計(jì)一般為8 ～12 cm,且規(guī)范要求不宜小于8 cm。
但由于上述原因,造成橋面鋪裝局部厚度不足,其剛度、耐磨耗的功能大大降低,進(jìn)而引起橋面鋪裝的早期損壞。
2、 橋面鋪裝層與主梁表面混凝土結(jié)合差,不能形成一體
在橋面鋪裝施工前,對(duì)梁板頂部的清理不徹底,梁板鑿、刷毛效果差,表層的浮漿、泥、油污、松散混凝土清理不凈,主梁表面未鑿毛或鑿毛的密度和深度不夠,這些都嚴(yán)重影響橋面鋪裝層與梁頂面混凝土之間的結(jié)合力,破壞了水泥混凝土的整體性,在車(chē)輛荷載的反復(fù)作用下,橋面鋪裝層就容易出現(xiàn)開(kāi)裂、松散等情況。
3、橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)變形、定位不準(zhǔn)確
橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)一般設(shè)計(jì)要求在3 ∶7,即處在中上部,但在實(shí)際施工過(guò)程,鋼筋定位不準(zhǔn)確,采用的支墊措施不到位,或貼于梁頂面、或位于下部;以及在澆注水泥混凝土過(guò)程中,由于不能經(jīng)受施工人員人為踩踏、運(yùn)輸機(jī)具碾踏等因素的影響,導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)嚴(yán)重變形,嚴(yán)重削弱了鋼筋網(wǎng)承受荷載的能力,尤其是負(fù)彎矩區(qū)的橋面鋪裝層,更容易因之而出現(xiàn)橋面裂縫等早期損壞現(xiàn)象。
4、梁板設(shè)計(jì)斷面過(guò)小,梁板中部預(yù)拱度過(guò)大
在梁板設(shè)計(jì)過(guò)程中,為滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)的要求,尤其是T梁,斷面越來(lái)越小,這樣剛度比度受影響,預(yù)拱度很大,在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中撓度也很大。這樣如果按照規(guī)范要求安放梁板,在保證了支座處的鋪裝厚度的情況下,梁跨中的厚度就得不到保證;同時(shí)由于施工過(guò)程中,混凝土的離散性較大,對(duì)預(yù)應(yīng)力的施加不均勻等原因的影響, 這樣同批生產(chǎn)的梁板, 跨中拱度不同。
5、防水混凝土強(qiáng)度過(guò)低
由于設(shè)計(jì)普遍存在的梁板強(qiáng)度與鋪裝防水混凝土的強(qiáng)度不同的情況,比如很多橋面鋪裝的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C30,而梁板的混凝土強(qiáng)度為C40、C50,在車(chē)輛荷載的作用下,橋面鋪裝混凝土受力狀態(tài)很復(fù)雜,由于強(qiáng)度低,也易造成破壞;同時(shí)在施工過(guò)程中,對(duì)橋面鋪裝混凝土的施工質(zhì)量重視不足,采用的原材料質(zhì)量低劣、砂率過(guò)大、水灰比控制不嚴(yán)、砂石料的級(jí)配控制差、抗?jié)B強(qiáng)度不足、混凝土拌和物和易性差以及施工過(guò)程中振搗不夠等因素造成混凝土出現(xiàn)蜂窩、氣孔過(guò)多等缺陷,造成其強(qiáng)度降低,耐久性不足,均破壞了鋪裝層的整體性,降低了其抗裂、抗沖擊、抗彎曲及耐磨的能力。
6、養(yǎng)生措施不到位,混凝土干縮影響
橋面鋪裝若趕在大風(fēng)天氣施工,或施工完成后不及時(shí)進(jìn)行全覆蓋、全濕潤(rùn)養(yǎng)生,或剛施工完成后,認(rèn)為踩踏外露鋼筋等因素,都易出現(xiàn)早期裂縫,裂縫深度多在5 ～20 mm 之間,施工質(zhì)量將大受影響。目前普遍存在著忽視混凝土養(yǎng)生現(xiàn)象,這更加促使溫度收縮和干縮裂縫的發(fā)育,造成橋面的過(guò)早損壞。
目前大橋橋面鋪裝多采用泵送混凝土工藝,為滿(mǎn)足泵送混凝土坍落度較大的要求,一般該值為12～16 cm,除摻入外加劑外,還加大了水泥用量和水灰比,這樣混凝土干縮將大大增加。同時(shí)水泥用量大時(shí)水化熱增大,引起行車(chē)道板和橋面鋪裝的溫差而產(chǎn)生變形約束。由于混凝土硬化初期的抗拉強(qiáng)度小,若干縮和冷縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度,則將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。
7、施工縫處理不當(dāng)
橋面鋪裝應(yīng)力求少設(shè)施工縫,需設(shè)置施工縫的也應(yīng)設(shè)在墩臺(tái)頂?shù)奈恢谩蛎娌粚挄r(shí)以全幅一次性澆注為好,橋面寬度大的可以分隔帶為分界面。但不少施工單位在進(jìn)行橋面鋪裝時(shí)隨意設(shè)置施工縫,且對(duì)施工縫的處理也不當(dāng)(如不按規(guī)范鑿毛等) 。此外,澆注混凝土過(guò)程中出現(xiàn)的間歇時(shí)間太長(zhǎng)(一般不宜超過(guò)1 h) ,又沒(méi)有按規(guī)定設(shè)置施工縫。這些都嚴(yán)重地影響混凝土的連續(xù)性和整體性。
水泥混凝土橋面鋪裝過(guò)早破損的防治措施
(1)抓好前期設(shè)計(jì)工作,保證最小設(shè)計(jì)厚度,且設(shè)置厚度均勻,達(dá)到較為理想的受力狀態(tài);防水混凝土的強(qiáng)度宜與梁體同強(qiáng)度或低一個(gè)強(qiáng)度。對(duì)于需要調(diào)整橫坡的橋梁,應(yīng)在蓋梁處及梁板頂面進(jìn)行調(diào)整,不宜最后在橋面鋪裝內(nèi)一次調(diào)整,這樣既不利于厚度施工,又影響了鋼筋的布設(shè)。
(2)抓好施工質(zhì)量的控制,橋面鋪裝工程應(yīng)作為獨(dú)立的單元工程實(shí)行專(zhuān)項(xiàng)管理,成立專(zhuān)項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組,安排專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍組織施工。適先進(jìn)行技術(shù)交底,從鋼筋綁扎、頂面清理、鋼筋支墊、混凝土澆筑方法、采用的工藝、設(shè)備、養(yǎng)生措施等各環(huán)節(jié)入手,可先進(jìn)行試驗(yàn)段的施工,通過(guò)檢測(cè)平整度、厚度等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)工藝中存在的問(wèn)題而后進(jìn)行總結(jié)。尤其是施工質(zhì)量保證體系的建立和監(jiān)理工程師的驗(yàn)收不得松懈。具體的施工質(zhì)量控制應(yīng)抓好以下幾個(gè)施工環(huán)節(jié):
?、贅蛎驿佈b施工前,應(yīng)認(rèn)真檢查梁板頂面的高程,特別應(yīng)注意齒板混凝土的高度,不能影響鋼筋的正確位置。梁板頂面的高程必須滿(mǎn)足橋面鋪裝的厚度要求,應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求,對(duì)超高的部分、負(fù)彎矩張拉齒板處多余的混凝土、不密實(shí)的混凝土必須提前進(jìn)行鑿除處理。
?、诹喊迳戏彩撬⒚坏轿?未達(dá)到混凝土結(jié)合露出小石子且密實(shí)處必須進(jìn)行鑿毛處理。
③認(rèn)真做好橋面清理工作,把梁板頂面的松散混凝土、油污、張拉槽內(nèi)的雜物浮漿等進(jìn)行清理,清理干凈后用高壓水槍沖洗。
?、?chē)?yán)格按照?qǐng)D紙及技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋綁扎,位置要準(zhǔn)確,間距要均勻,鋼筋要順直,綁扎要牢固,鋼筋網(wǎng)的整體尺寸及網(wǎng)眼的尺寸、對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度均應(yīng)符合規(guī)范要求。注意做好鈍角處加強(qiáng)鋼筋的綁扎工作。鋼筋不能有銹皮、油污等。鋼筋網(wǎng)的高度控制,可用在鋼筋下墊鋼筋的方法解決,不宜使用砂漿墊塊,鋼筋綁扎完畢經(jīng)檢驗(yàn)合格后,應(yīng)盡快進(jìn)行橋混凝土的澆筑,澆筑混凝土前,禁止一切車(chē)輛和閑雜人員在綁扎好的鋼筋上通行,以避免鋼筋扭曲變形。
?、輼蛎驿佈b澆筑混凝土?xí)r單幅宜全幅或應(yīng)分兩幅澆筑,縱縫的位置要錯(cuò)開(kāi)縱向橫接縫不少于20 cm,宜留在梁的中心線(xiàn)上,并且要避開(kāi)車(chē)輪碾壓最大受力處。澆注混凝土?xí)r應(yīng)順橋向推進(jìn)。施工橫縫禁止留在負(fù)彎矩區(qū)內(nèi),在施工橫縫處橋面縱向鋼筋不得斷開(kāi)。
?、逓閲?yán)格控制橋面鋪裝的高程與平整度,兩側(cè)滑道宜采用5 cm 的槽鋼, 槽鋼沿橋縱向每間隔60 cm左右用一顆膨脹螺栓將槽鋼與橋面牢固地固定,并利用膨脹螺栓來(lái)調(diào)整槽鋼的高度及平整度。槽鋼還用來(lái)作為澆筑混凝土?xí)r兩側(cè)模板用。為防止施工時(shí)滑道下面漏漿,可采用外堵水泥砂漿的方法堵塞滑道下面的縫隙,但砂漿絕對(duì)不能侵占橋面混凝土截面的位置,橋面混凝土的中間施工縫必須是垂直立面的豎接縫,并在下次澆筑混凝土前鑿毛處理合格。
?、呋炷灵_(kāi)始澆注前要對(duì)橋面再次清理和灑水濕潤(rùn),使梁板頂混凝土充分濕潤(rùn)保證能與新澆筑的混凝土充分粘接,上料應(yīng)使用泵車(chē)或吊車(chē),不能使用噸斗車(chē)、罐車(chē)等直接在鋼筋上行走,防止破壞橋面鋪裝的鋼筋網(wǎng)?；炷恋奶涠仍跐M(mǎn)足施工機(jī)具和規(guī)范要求的同時(shí)應(yīng)盡量減小到下限,上料后及時(shí)進(jìn)行人工攤平,高度應(yīng)略高于高程滑道。
?、嗷炷恋恼駬v,大橋宜使用三輥軸提漿機(jī)組、振搗棒、平板振搗器,并盡量配合使用真空吸水,抹面機(jī)抹平;中小橋可使用振搗梁振搗,使用滾杠配合整平,振搗時(shí)發(fā)現(xiàn)低洼處,及時(shí)用混凝土找平,嚴(yán)禁事后用水泥砂漿找補(bǔ)。
?、崮鏁r(shí)應(yīng)用腳手板搭于兩側(cè)滑道上,木板數(shù)量、剛度要足夠,工人站在木板上進(jìn)行抹面,邊抹邊用3 m直尺,縱向、橫向校核平整度,保證橋面鋪具有良好的大面平整度,嚴(yán)禁出現(xiàn)坑洼集水現(xiàn)象。
收漿抹面完成后,待表面混凝土已基本失去塑性達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行刷毛處理,刷毛要將表面浮漿全部刷去,露出小石子尖為宜,邊刷毛,邊清掃,并用塑料薄膜全覆蓋,并及時(shí)灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生以保持混凝土表面濕潤(rùn)為原則,以防止風(fēng)干或氣溫變化而產(chǎn)生收縮裂紋,橋面防水混凝土的強(qiáng)度達(dá)到100%以前,禁止任何施工機(jī)械在上面作業(yè)。
?、馐┕ね瓿珊蟛鸪叱袒?把用于堵漏的砂漿和漏出的混凝土及時(shí)鑿除、清掃干凈。當(dāng)?shù)谝粭l橋面混凝土的強(qiáng)度達(dá)到25MPa以上時(shí),可以澆注第二條混凝土。第二條混凝土鋪裝澆筑時(shí),兩條混凝土中間的縱接縫處要按照施工縫進(jìn)行處理,必須清除砂漿、廢物,鑿成垂直面,鑿毛,灑水充分濕潤(rùn)。當(dāng)鋪好混凝土后,接縫處要二次抹面,二次收漿,精心施工,加強(qiáng)兩次澆筑混凝土的有效結(jié)合,此處橋面橫向鋼筋不斷開(kāi)。
(3)嚴(yán)格控制混凝土的施工質(zhì)量及梁板的幾何尺寸,保障同跨的梁板的混凝土強(qiáng)度基本相同,預(yù)應(yīng)力的施加適合,同跨梁板的預(yù)拱度基本相同,從而保證厚度基本一致。
(4)控制好施工時(shí)間,采用覆蓋透水土工織物的方法養(yǎng)生效果較好。在施工時(shí)間上要錯(cuò)開(kāi)大風(fēng)、雨天的天氣,在夏季施工時(shí)要錯(cuò)開(kāi)中午炎熱時(shí)間。養(yǎng)生過(guò)程在施工期7 d內(nèi)要做到“全覆蓋、全濕潤(rùn)、全天候”養(yǎng)生,也可采用塑料管?chē)婌F狀養(yǎng)生的方法。
目前水泥混凝土橋面鋪裝施工在我國(guó)很多省市仍未引起足夠的重視,部分路段早期病害較為嚴(yán)重,通過(guò)在河北省經(jīng)歷的幾個(gè)工程中作為重點(diǎn)工程來(lái)抓,通車(chē)后使用效果較為理想。
