桥面板砼结构开裂原因分析及其预防措施

摘要：桥面板的破坏直接导致桥面系的破坏，影响了道路畅通。因此本文对其裂缝原因进行分析并取预防措施是十分必要的。

关键词：桥面板；裂缝；预防措施；

1.桥面板砼结构裂缝种类及其产生原因

桥面板砼结构的开裂是由设计与施工不同阶段的许多因素所引起的，概括说来大致有以下几种类型：塑性收缩、沉降、温度收缩、干燥收缩和弯折引起的裂缝。

1．1塑性收缩

刚浇注完并且尚未开始养护的混凝土表面，当其蒸发引起的收缩裂形状不规则且比较浅。

塑性收缩的出现是由于：⑴混凝土温度高、气温高、空气温度小、风速大。为尽量减少塑性裂缝的产生，应根据环境条件确定表面蒸发率，通常泌水上升到混凝土表面的速率大约在0.98kg/m2/hr,当混凝土浇注时，如果预计蒸发要达到这个值时，就职延期施工或者采取措施降低表面蒸发率。

为了降低表面蒸发率，理需要注意：

A．在低温时施工，例如夜间浇注混凝土；

B．遮蔽骨料，使其温度较低；

C．树起风障；

D．喷雾（而不是浇水）使混凝土在浇注与养护开之前能维持映射水纹的光泽；

E．浇注后适时的养护。

1．2塑性混凝土的沉降：

新拌混凝土抹面后当水泌出往表面上升时会产生沉降，桥面板里的水平配筋阻碍这种沉降，使钢筋上方出现与其平行的裂缝，这种性质的裂缝根据顶部钢筋的走向，在纵向大梁支承的桥面板上呈现横向，在混凝土板上呈现纵向。出现沉降裂缝的可能性随以下原因而增大：1）保护层厚度减少；2）混凝土坍落度增大；3）钢筋直径增大。

薄弱面的形成

桥面板近来将保护层厚度设计得比较厚、坍落度中等。虽然混凝土在这种情况下沉降不容易出开裂，但顶部钢筋的正上方由于初始沉降，引起该处逆性混凝土产生的应变，形成薄弱的垂直面。

以后，由其他因素（例如干缩、温度收缩、弯折）引起的裂缝会在钢筋的正上方混凝土的薄弱区形成，这解释了近来设计桥面板时顶部钢筋的上方横向裂缝（与交通流向垂直）的重合现象，如在现场检查时经常所看到的那样。

为了尽量减少薄弱面的形成和顶部钢筋的上方出现横向裂缝，应该注意：――在与交通流向垂直顶部配筋的桥面板里，应让板顶和板底的横向配筋错开。

――再有，在施工这种类型的桥面板时，不要用粗筋作为顶部的横筋；顶部和底部的横筋可以交错且顶部的横筋可以限定直径在16mm以内。

1．3硬化混凝土的温度收缩

混凝土在养护期间由于释放水化热使温度上升，这种初始的温升和膨胀趋势不会在混凝土中形成残余压应力，因为在这种塑性转化到硬化状态之时，其弹性模量还非常低，当混凝土达到温值，它也硬化了。接着，硬化混凝土冷却下来，温度与环境相当。在这一过种中，纵梁约束了由于冷却产生收缩的桥面板，这个现象又引起桥面板产生拉应力，出现横向裂缝，这种裂缝通常在顶部横筋的上方出现并且是贯通在顶部横筋的上方出现并且是贯通的。

温度收缩开裂的程度与其受约束的大小有关，桥面板受约束温度收缩的大小，取决于处于温峰时的混凝土和引时支撑梁之间的温差，支撑梁的温度通常和温度是不一样的。

温度收缩的量化

桥面板与梁的温差产生受约束的温度收缩，收缩率为6.8到11.9个微应变/OC,由骨料类型所决定(平均9.9个微应变/0C)。温度收缩只在短期间里影响混凝土（几天以内），因此混凝土的徐变性质不能完全使混凝土松弛，延缓开裂。所以，产生开裂的温度收缩值要比干缩小，分析表明：大约230个微应变的温度收缩值就会产生初裂。

对于普通混凝土桥面板，在一般气候条件下，受约束的温度收缩值大约在170个微应变或更小一些，这是相应于桥面板/梁温差为17oC或更小的情况。它不足以使用权桥面板产生初裂。但是温度收缩还要与后来的干缩相叠加的。

温度收缩开裂的控制

温度收缩应该限制在150个微应变以内，这可以通过混凝土浇注后到少24小时里，维持混凝土/桥墩面板之间的温差在12oC以内来达到。控制温度收缩的方法包括：

1.水泥用量尽可能低――水泥越少，产生 的水化热就越小；

2.用低热水泥而不用普温水泥；

3.检验所用水泥的品牌，由于同类型水泥化学与物理性质的差异，有的品牌水泥会产生大得多的水化热；

4.使用缓凝剂，以延缓水化过程，降低放热速率；

5.用粉煤灰和矿渣代替部分水泥。

冷天养护的特殊情况

冷天浇注混凝土（4oC以下）时，梁的温度与气温一样都很低，另一方面，混凝土在养护期通常是隔热的。隔热可能使混凝土温度升高，桥面板/梁之间的温差可能会很大，这也会使温度收缩裂缝出现。

为了控制冷天养护时的温度收缩，混凝土表面在没有加热并升高桥面板下面空气的温度时，不用隔热。隔热会促使桥面板温度上升，而支承梁的温度与寒冷的空气满席是相同的。加热桥面板下面的空气就会提高梁的温度，减小梁/桥面板的温差.

养护期间,表面隔热应维持混凝土表面温度在(13到24oC)。冷养护完成后，混凝土温度应逐渐降低到环境温度范围。

1.4硬化混凝土的干燥收缩

混凝土桥面板经养护后暴露在大气中要失去部分拌合水并产生收缩，在此过程，纵梁约束着收缩，引起桥面板横向开裂，与温度收缩类似，干缩裂缝也常在顶部横筋的上方出现并呈贯通。

混凝土的干缩通常是一个逐渐的过程并可能要延续一年以上，因此混凝土的徐变可以使其松弛并延缓开裂，所以，引起开裂的收缩值要比只在几天里就完成的温度收缩来得大。

减小混凝土干缩的方法

影响干缩的因素与减小干缩的方法为：

拌合水――拌合物里的水越少，养护后的蒸发量也越小，因此干缩值也越小，大约每减小5.9kg/m3 拌合水，可减小30个微应变。

水泥――由于化学组成的差异，有些品牌的水泥引起的干缩要明显大于另一些水泥。

骨料――从下列两方面影响干缩值：首先，某些骨料在配制一定工作底拌合物时的需水量较大，因此引起较大的干缩；某些骨料从收缩的浆体中产生，对浆体的收缩不构成足够的约束。

需水多的骨料――工作底一定，要有较多拌合水的骨料里，因粗颗粒少、表面纹理粗糙或针片状颗粒时，具有这种特点的骨料干缩值并不一许W/C所控制,骨料的这些特性必定还是增大。

由于收缩产生压力的骨料――混凝土的干缩在很大程度上是由骨料与其组成矿物有关的特性所影响的，实验室的试验表明：仅因为改变骨料来源，干缩值可能会相差一倍以上。由于收缩的浆体而产生压力的骨料是“软”的，刚底小且可压缩度大。

骨料吸水（粗、细骨料）反映其孔隙率，而吸水性影响其刚度各可压缩度。通常，高吸水率骨料制备的混凝土比较易受压缩，且产生较大的收缩。

同时，高吸水的骨料本身也有相当的收缩量，取决干燥程度。在不了解所用骨料的性质时，用前应对骨料影响干缩的程度进行检验。

外加剂――虽然外加剂可以降低拌合物的用水量和干缩，但有些外加剂也可能由于其化学性质影响混凝土的干缩，因此用前也需检验。

1.5弯折

连续型混凝土桥面板的负弯矩区由于死载或活载产生的弯拉应力而产生的开裂，这种裂缝是横向的并且发生在内支承的上方。在无支撑施工中，支承梁上方出现横向弯拉裂缝可以通过先浇注相邻跨中部的混凝土，然后在浇注支撑梁上方的混凝土来减少。这种混凝土桥面板浇注方法最大程度地减少了死载对桥面板副弯矩的影响，减少了支承处上方出现横向裂缝的机率。

2预防桥面板开裂的措施

众所周知，钢筋混凝土结构产生劣化的主要原因是钢筋锈蚀、冻融循环、碱骨料反应和硫酸盐侵蚀，而不管那种原因，高度的水饱和是混凝土发生膨胀和开裂机制的先决条件。桥面板裂缝直接导致水的渗入，从而引起桥梁破坏，因此，桥面板裂缝的预防主要是防止水的渗入。

2.1桥面铺装防水

桥面混凝土防水除了提高混凝土自身的水密性，使用高强、高性能混凝土外，目前普遍的做法是在面板上铺筑一层防水材料，形成防水层，交混凝土与水隔离开，以达到桥面防水的效果。桥面防水材料的种类主要有防水卷材和防水涂料两大类：

2.11防水卷材

卷材防水层所用的卷材应采用耐腐蚀、抗老化的石油沥青毡、沥青玻璃布油毡、再生胶油毡等。目前使用较多的是塑性体（APP）及弹性体（SBB）沥青油毡。卷材防水材料铺筑可采用热熔法，也可配以改性沥青粘结剂冷粘、热粘施工。其主要作用是利用卷材在面层和桥面板之间形成隔水层，防止水的渗入。

2.12防水涂层

防水涂料的要求不但本身能形成薄膜赶到防水作用，而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好。下面能牢固地与水泥混凝土表面粘结，上面与沥青混凝土牢固地粘结。否则，就形成隔离层导致沥青混凝土的拥包、脱离、松散、破坏。同时还应具有良好的抗剪、抗裂强度，高温不流淌，低温不开裂。

2.2伸缩缝部位的防水

桥梁防水的另一个重要部位就是桥梁伸缩缝，必须达到牢固、延年、防水的要求。庚端的破坏、帽梁的破坏，主要原因就是伸缩缝漏水造成的、所以伸缩缝的防水对桥面板裂缝的防护同等重要。桥梁伸缩缝经常使用的大致有以下几种：钢板伸缩缝、橡胶条伸缩缝、橡胶板伸缩缝、毛勒伸缩缝等。从使用情况看来，只有毛勒缝，经过近十年的使用没明显损坏，能达到防水作用。

了解了桥面板混凝土的开裂原因及预防措施，将有助于延长桥梁使用寿命，保障交通通行，满通服务于社会并他物最大效益的要求。