桥面铺装层裂缝病害浅析及处理措施

摘要：桥面铺装层裂缝是施工中较为常见的一种质量通病，现多采用原铺装层拆除重设或局部修补的方法进行处理，但存在着修补造价高及接体外观质量较差等缺点，效果并不理想。由于裂缝是引起材料破坏、断裂的根源，只有弄清裂缝产生原因的基础上才能对症下药，预防裂缝的产生，进行科学的修补，提高高速公路的运营能力及防止事故的发生。本文分析了桥面铺装层裂缝类型及产生的原因，并提出了裂缝的一些处理措施。

关键词：桥面铺装层；破坏原因；处理对策

1 桥面裂缝类型及产生机理

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。

（一）水泥干缩裂缝

在水泥混凝土中，水在水泥石中以化学结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在，当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥浆体就会收缩，如果自由收缩，一般不会导致裂缝产生，唯有收缩受到限制产生收缩应力时，才会产生裂缝。桥面铺装层产生收缩应力主要是由于受到两方面的限制：一方面，水泥浆干缩的内部限制，主要是集料对水泥浆体的约束。在普通水泥混凝土中，水泥浆体的收缩率以限制了90%，所以混凝土经常处于有干缩裂缝的应力状态；另一方面，铺装层干缩的外部限制，主要是预制板和侧面路面的约束。处于限制状态下的混凝土板块结构，只有当混凝土硬化干燥过程中的自由收缩不相适应时，混凝土会产生裂缝。而实际中，混凝土硬化干燥过程中的自由收缩总比混凝土本身防止裂缝出现的自由收缩大，故铺装层常常产生干缩裂缝。

（二）温度裂缝

水泥混凝土具有热胀冷缩的性能，桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分成整体性限制条件下发生的，混凝土材料的抗折强度较抗压强度小，因而当铺装层中产生拉伸变形时，很容易引起开裂。温度裂缝的产生一般是在温度降低过程中产生的，温度降低时，铺装层发生翘曲，翘曲应力的大小取决于板的温度梯度和结构约束情况。

（三）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。

2 桥面裂缝原因分析

（一）设计因素

1、桥面板刚度不够。为了减轻恒载，设计方试图用增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度(如某些顶板偏薄的箱梁结构)，这种桥面板由于刚度不够，在重荷载的作用下引起较大的变形。此外，车辆的不断冲击震动，容易使桥面板及铺装层出现裂缝且发展较快。

2、负弯矩的影响。连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉应力的作用而产生裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。

（二）施工因素

1、桥面铺装层的厚度过薄。由于施工因素造成梁表面高出设计标高，或由于调整桥面纵横坡等原因造成了桥面铺装层厚度局部过薄(一般不宜小于8cm)， 削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，这也是桥面早期损坏的原因之一。

2、桥面铺装层与主梁混凝土层间结合强度不足。桥面铺装前没有将梁表面的松散砂石、泥污等清除干净，主梁表面未凿毛或凿毛的密度和深度不够，这些都大大降低了桥面铺装层与梁面之间的粘聚力，破坏了水泥混凝土层的整体性，通车后在车辆荷载的重复作用下使桥面混凝土出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

3、桥面铺装层内的钢筋网走位。钢筋网在进行绑扎和浇注水泥混凝土时，受到施工人员操作质量、运输机具碾踏和水泥混凝土的自重压力等影响，导致其紧贴梁面的走位现象，削弱了钢筋网承受荷载的能力，尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层，容易因此而出现桥面裂缝等损坏现象。

4、混凝土的干缩作用。目前桥面铺装多采用泵送混凝土工艺，为满足泵送混凝土坍落度较大的要求，除掺入添加剂外，还采取如加大水泥用量和水灰比等方法，都是影响混凝土干缩并成正比关系的主要因素。水泥用量大时水化热增大，引起行车道板和桥面铺装的温差而产生变形约束。由于混凝土硬化初期的抗拉强度小，若干缩和冷缩产生的拉应力超过其抗拉强度，则将导致混凝土内部及表面产生裂缝。目前普遍存在着忽视混凝土养生现象，这更加促使温度收缩 和干缩裂缝的发育、造成桥面的过早损坏。

5、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。

（三）外界环境的影响

1、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。

2、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。

3 裂缝处治方法

（一）裂缝凿槽嵌补法

凿槽嵌补是沿裂缝凿槽，槽的两边砼面必须修理平整，槽内清除干净，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青等化学补强剂。

由于混凝土桥面铺装层局部出现了碎裂、脱落或洞穴等现象后必须进行局部修复，因此修复时先对缺陷表面凿毛，并将破损的松散物全部凿除。凿毛应尽量深一些，使骨料露出，然后再用水泥混凝土或沥青混凝土修补。用水泥混凝土修补前，宜先将修补孔润湿，再涂刷上同标号的水泥砂浆，以加强新旧混凝土间的粘结性。用沥青混凝土修补桥面铺装较水泥混凝土容易，且上下结合也较牢靠，施工期间对交通影响也较小。

（二）钢筋网混凝土补强加固法

桥面铺装层如严重损坏，可采用全部凿除、重筑铺装层的方法，习惯上常用钢筋混凝土浇筑修补。修补前先将旧桥面铺装层凿去并将旧桥面板凿低数厘米(结合面要求凿成齿形缝)，然后焊接或埋设钢筋网，浇筑砼后养生到标准强度。

（三）混凝土粘结剂或环氧树脂修补法

混凝土粘结剂可根据不同的要求拌制成净浆(主要为矿粉)、砂浆及混凝土几种类型，视破损程度采用表面封涂修补或浇筑涂层修补法。粘结剂修补的操作步骤可分为表面处理、支立模板(封涂法不用)、胶粘剂拌制和备料、缺陷封嵌或灌筑及湿治养护等过程。

（四）钢纤维混凝土路面补强

钢纤维混凝土系列用于桥面铺装层维修，能增强桥面抗裂性、 抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。其常用掺量为1%～2%，拌和的投料次序和方法宜采用粗细骨、钢纤维和水泥先干拌而后加水湿拌，其浇筑与常规性普通混凝土浇筑基本相同。

当前，钢纤维混凝土系列应用于桥面铺装层的维修与加固一般有两种：一种为部分粘结式的钢纤维混凝土(SFRC)铺装层；一种为钢纤维增强钢丝网混凝土铺装层（复合式FRC）。复合式SFRC与旧桥面可构成完全粘结的形式，与行车道板一起共同受力，作为行车道板抗弯拉的部分参加复合板材的弯曲，且复合式SFRC连续桥面在支座处可承担负弯矩，因而可提高主梁的承载力。对简支梁桥桥面可设置SFRC塑性铰，取消伸缩缝装置，形成连续桥面，以增加桥面行车的舒适性，是桥面维修加固的一项改革措施。

4 总结

要使我国的桥梁建筑能够逐渐的与国际接轨，真正的达到良好性质的基础性设施建设，就需要相关的专业人员，在今后的一段时期之内，不断的进行探索和研究，有效的对我国的桥梁建设进行设计，进而保证不出现桥面铺装层裂缝病害的问题，最终的目的就是保证人民的生命财产安全不受到损害。