您好, 访客   登录/注册

水泥混凝土桥面铺装破损原因及防治探究

来源:用户上传      作者:

  摘要:桥面水泥凝土辅装层损坏是一个常见又普遍的问题。桥面铺装层的损坏是从开裂发展而来,引起桥面开裂有多方面的原因。通过对水泥混凝土桥面铺装破损原因的分析,提出了有效的防治措施。
  关键词:水泥混凝土桥面 铺装破损 防治
  
  1、水泥混凝土桥面铺装的设计
  目前对于桥面铺装在活载作 用下的力学分析研究较少,桥面铺装在一般情况下不作受力计算,设计时只考虑了防止开裂,表面粗糙度以及保证耐磨等。广东省早期的设计基本上是套用标准图,铺装层厚度8cm,里面设置了8钢筋网,网格 间距为20c m×20cm, 混凝土强度为30MPa。在佛开高速公路部分桥梁采用T DM3030扩张网代替钢筋网,在各种不利因素的叠加作用下,造成了开裂、破碎的严重。
  2、桥面铺装的主要受力特性
  当车轮集中荷载作用在桥面上,桥面铺装起到一定的分布作用,它随着梁(板)等上部结构变形而变形,因而铺装层的受力结构比较复杂。铺装层的受力过程主要经过两个阶段:
  1)在铺装层的施工过程中,覆盖在主梁上的铺装层混凝土要 产生一 定的收缩,而先于铺装层完成的主梁后 期收缩很小,两层间收缩量不一致,结合面产生剪应力和法向拔应力,这两种应力是由于混凝土的内在因素产生。
  2)当车辆活载作用在铺装层上,所作用的位置造成了瞬时的应力集中的现象,铺装层通过埋设在混凝土内的钢筋网扩散到周边,铺装层实际上参与了结构受力,并处于最大拉应力或压应力边缘位置。结构在活载的作用下产生了相应的变形,铺装层与主梁之间由于新旧混凝土不同的时效性以及施工因素,两者并不能完全紧密的结合在一起,结合面产生较大的剪应力,而铺装层也存在较大的拉(压)应力,当某一局部位置的这两种应力超过极限状态时,便产生了破损现象。
  3、桥面铺装破损类型及原因分析
  3.1原材料质量控制不严格
  桥面铺装混凝土一般与行车道板具有同一强度等级或大一强度等级,且要用防水混凝土,并具有较好的耐磨性水泥的安定性差、强度不足、骨料不干净、禽泥量大、细集料太细等均是影响混凝土质量及造成桥面剥落、坑槽、丌裂、露骨、露筋的原因,在车辆荷载作用下会产生比较严重的破损。
  3.2排水设计不当
  桥面水如果不能及时排除,通过构造缝渗入结构层中的水会降低基础强度并降低路面承载能力,在行车倚载作用下,路面不断出现裂缝现象。特别是在寒冷地区,进入到铺装层结构中的水会引起桥面膨胀和变形。
  3.3铺装层裂缝
  铺装层初期养护期间,裂缝主要是由于施工不当、混凝土配合比不当以及混凝土的热收缩和温度应力等引起。由于昼夜温差较大,混凝土板各部分会产生不同程度的膨胀、收缩而引起板的四周和角隅翘起,这些变形受到板底与梁体之间的摩阻力、粘结力以及板的静重约束,新混凝土无法承受这一约束时即外裂。
  3.4施工原因
  铺装层与大梁表面粘结不好。行车道板板顶没有拉槽或刷毛,板顶混凝土浮浆较多,施工桥面铺装时未能彻底凿毛,板顶冲洗小够彻底,造成铺装层与大梁表面结合差,在车辆荷载冲击作用下,桥面铺装容易破坏。
  纵横缝位置、板角位置因为施工巾水泥混凝土集料离析、振捣不密实使本来的薄弱环节更加薄弱,造成使用中的高损坏率。冬季施工,防冻剂使用不当,混凝土受冻,致使强度不够。
  4、预防措施
  混凝土桥面铺装层病害的原因比较复杂,影响的因素很多,根据上述分析,并依据本人在施工中总结的一些经验,从设计和施工两方面提出以下针对性预防措施,以作参考。
  4.1设计方面措施
  1)铺装层必须具有足够的厚度,以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。因为厚度大,则刚度大,车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少,铺装层就越难发生拉伸破坏。目前的铺装层厚度适当加厚,建议一级公路和高速公路应根据车速、载重量、车流量情况。加大铺装层厚度为12~18cm。
  2)铺装层钢筋不应单纯按构造钢筋配置,而应更多地考虑按受力筋配置。必须具有足够的含筋率,大桥和特大桥考虑配置上下层纵横方向的钢筋,以承受铺装层因局部集中荷载作用下所产生的拉应力。
  3)由于桥面铺装层中,任何缝隙都会激发更严重的应力集中,因此这些缝隙便成了桥面的薄弱环节,是桥面铺装混凝土破坏的“起点”。因此,在满足功能要求的前提下,尽可能减少各种缝隙,在铺装层钢筋网间距较密的情况下,可大大减少各种假缝数量,纵向工作缝应设置在车道分界线及车道之外,以减少荷载对缝隙的作用次数。
  4)目前,桥梁上部结构设计为了追求节省材料、降低造价,多采用空心板梁,虽然结构整体能满足强度要求,但由于梁体刚度较小,产生的挠度较大,在车辆荷载作用下,梁体的反复挠曲变形加上反复的局部弯沉变形,必然会加快桥面铺装层的破坏。
  5)梁体必须设置足够的预埋钢筋,以与桥面铺装层钢筋焊接相连接,确保梁体与桥面铺装紧密结合,连成一体,共同作用。
  4.2施工方面措施
  除严格按照施工技术规范进行施工外,还必须注意以下几点:
  1)在温差较大季节及炎热天气,要避开中午高温时施工,安排下午开始至夜间施工为宜。这样可避免产生温差拉应力而引起裂缝。
  2)为了确保梁体与铺装紧密结合,共同作用,铺装层钢筋与梁体预埋钢筋最好用搭接焊方式相连,焊缝长度及质量等应满足施工规范要求,进行铺装施工前,必须对梁体表面的砂浆等杂物进行凿除、清洗,并充分凿毛,以防止铺装层与梁体在车辆荷载作用下发生脱离,铺装层易遭破坏。
  3)铺装层纵横钢筋必须穿过各种缝隙,并保持每根纵横钢筋连续,以承受由于混凝土收缩变形或变温作用以及车辆荷载作用下引起的拉应力,避免缝隙的过早破坏。
  4)混凝土坍落度控制在3~5cm。由于塑性混凝土拌和物在硬化过程中收缩,水灰比(坍落度)越大,收缩越大,水泥混凝土收缩产生的拉应力越大,桥面就越容易产生收缩裂纹。因此严禁使用泵送混凝土浇筑桥面,因为泵送混凝土一般坍落度较大,常达13~18cm。在使用塑性混凝土浇筑桥面时,应采取真空吸水法施工,尽可能把多余水分吸出。
  5)必须保证铺装层混凝土全面覆盖洒水养护,在≥7天养护期间内连续保持混凝土的湿润状态,以保证混凝土强度正常增长。
  6)采用外加剂应慎重,因为有些外加剂会增加混凝土收缩,有些会降低混凝土后期强度。因此,在需要使用某种外加剂时,必须查明有何副作用,并严格控制其用量。
  桥面铺装病害多种多样,引起的原因是多方面的,以上这些是本人平时的观察、思考并对自己工程经验的总结,仅供参考。形加上反复的局部弯沉变形,必然会加快桥面铺装层的破坏。
  
  参考文献:
  [1]单俊鸿,周凯,李北星.聚丙烯纤维混凝土在桥面铺装中的应用[J]高科技纤维与应用.2004(12):64―68,
  [2]王春雷.桥面铺装破损原因及对策[J],辽宁交通科技,2003(6):5456.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-11947575.htm