橋面鋪裝混凝土塑性收縮裂縫控制工藝研究

熊 超 ，劉 帥 ，崔金浩

（1.青島路橋建設集團有限公司，山東青島 266033；2.山東省交通科學研究院，山東濟南 250101；3.山東省混凝土材料與橋梁結構工程技術研究中心，山東濟南 250101）

0 引言

隨著交通基礎建設的快速發(fā)展、“交通強國”戰(zhàn)略的提出，對建公路工程的品質要求也越來越高。長期以來，在公路橋梁建設中橋面鋪裝混凝土的開裂問題經(jīng)常發(fā)生。橋面鋪裝混凝土常常因為坍落度偏大，振搗及抹面工藝不合理或抹面時機不合適，保濕養(yǎng)護不及時等問題，而造成其很早的齡期（塑性階段）就發(fā)生開裂。這類裂縫通常不規(guī)則且深度較深，甚至可穿透至鋼筋層，導致混凝土失去對鋼筋的保護作用，形成外界水分、有害離子侵蝕鋼筋的通道。對于橋梁結構來說，目前設計使用年限為100年，減少混凝土結構物早期裂縫，避免鋼筋過早生銹，提高其耐久性是保證結構能夠達到使用年限的基本前提。本文通過對混凝土塑性收縮裂縫成因分析，提出合理的防治措施建議，有效減少橋面鋪裝混凝土在早期產(chǎn)生的塑性收縮裂縫，提高橋梁混凝土結構的耐久性。

1 塑性收縮裂縫成因分析

混凝土在澆筑后且未硬化前，即處于可塑性階段時產(chǎn)生的裂縫叫做塑性收縮裂縫。其發(fā)生的時間很早，通常在混凝土澆筑后1—2h 就可發(fā)生。有的學者將塑性裂縫分為“塑性沉降裂縫”和“塑性收縮裂縫”，但“塑性沉降”也是“塑性收縮”的一種形式，兩者通常會同時發(fā)生，沒有明顯差異。具體的講，塑性沉降裂縫是由于混凝土不同深度處的沉降差異造成的，由剪切應力而產(chǎn)生；塑性收縮裂縫是由于混凝土內(nèi)部的拉應力而產(chǎn)生。

混凝土塑性收縮裂縫的產(chǎn)生與其表面水分的蒸發(fā)速率密切相關。新拌混凝土在澆筑時，水泥漿中的水分會不斷的遷移到混凝土表面蒸發(fā)；內(nèi)部孔隙因失水產(chǎn)生的毛細管壓力造成水泥漿體的收縮，從而引起混凝土的體積發(fā)生變化；當混凝土變形時產(chǎn)生的拉應力超過其自身的抗拉強度時便發(fā)生開裂。因此，混凝土表面水分蒸發(fā)速率的快慢決定其塑性收縮裂縫是否產(chǎn)生。混凝土表面受風速、環(huán)境溫濕度等因素影響，其表面水分的蒸發(fā)速率不同。有效降低混凝土表面失水速率，也就達到控制混凝土塑性收縮裂縫的目的?，F(xiàn)場實際施工過程中，往往由于混凝土坍落度偏大導致其收縮較大；振搗、抹面、覆蓋養(yǎng)護等工序銜接不當，造成混凝土失水過快而形成裂縫。因此，需要在對混凝土塑性收縮裂縫成因分析的基礎上，采取有針對性的措施來避免裂縫的發(fā)生。

2 塑性收縮裂縫控制工藝

通過在橋面鋪裝混凝土中摻入纖維，借助纖維抗拉、變形能力強的特點，延長工人可以抹面的時間；在混凝土澆筑完成后，采用激光整平機進行頂面整平，有效提高施工作業(yè)效率，為后續(xù)的抹面等工序節(jié)省時間；在混凝土頂面整平后，采用大跨度可移動桁架平臺進行兩次搓面、兩次覆蓋薄膜養(yǎng)護，避免塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。為控制塑性裂縫的發(fā)展，施工過程必須環(huán)環(huán)相扣，緊密銜接。

2.1 混凝土澆筑

橋梁鋪裝混凝土要嚴格按工地實驗室報批驗證的混凝土施工配合比進行配制，且內(nèi)摻入一定量的纖維。當混凝土拌和物達到澆筑現(xiàn)場后，施工人員要進行混凝土坍落度和勻質性測試?；炷翝仓r應保證連續(xù)，且混凝土具有較好的流動性，混凝土坍落度不宜超過160mm（能夠順利卸車）。采用低速絞龍水平方向布料，為了避免布料過程中混凝土發(fā)生離析，絞龍葉片的最低處位于鋪裝頂高程以上10～20mm，留有一定的富裕量。在絞龍布料后，采用低速旋輥對混凝土實施低頻振搗，邊角部分采用振搗棒振搗，在保證混凝土振搗密實的條件下，應采用最小的振搗功，減少混凝土的離析。

2.2 激光整平機進行頂面整平

首先確認作業(yè)面標高并安裝激光發(fā)射器，澆注混凝土后人工按標高高度將混凝土大致鋪平；然后采用激光整平機沿著同一方向對鋪好的混凝土進行整平，如圖1 所示；局部凹凸不平的位置可采用刮尺進行手工整平，表面多余的漿體也應及時清理。

圖1 激光整平機頂面整平

2.3 及時搓面并覆蓋保濕

當混凝土表面沒有明顯泌水時，采用大跨度可移動桁架平臺并用木搓板或厚的塑料搓板進行第一次抹面，沿行車方向保證整個斷面無死角，如圖2 所示。在抹面期間可適度噴霧，嚴禁隨意灑水，抹面后立即進行薄膜覆蓋并保水保濕。

圖2 大跨度可移動桁架平臺人工抹面

根據(jù)施工環(huán)境溫濕度、風速以及混凝土的表面狀態(tài)，適時進行二次抹面。抹面結束后，進行頂面拉毛，并在表面灑水，覆蓋塑料薄膜，如圖3 所示；在塑料薄膜的頂面覆蓋土工布，用鋼筋將土工布交界處壓實防止被風吹起，并在土工布上灑水，持續(xù)養(yǎng)護5—7d。

圖3 覆蓋薄膜、土工布保濕養(yǎng)護

3 結語

橋面鋪裝混凝土作為一種大面積薄層結構，由于其自身結構形式和混凝土特點，很容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。裂縫的產(chǎn)生將一方面不能保證結構的整體性，另一方面運營期可能發(fā)生的橋面滲水會導致鋼筋銹蝕、混凝土開裂，嚴重影響橋梁結構的耐久性。通過對橋面鋪裝混凝土塑性收縮裂縫成因分析，并提出針對性的施工控制工藝措施，減少混凝土開裂風險，對公路橋梁建造質量提升具有重要意義。