[分享]水泥混凝土桥面铺装病害成因分析及处治方法

发表于2019-04-11     604人浏览     1人跟帖     总热度:372  

前言

随着经济的发展,实际通行荷载不断增大,桥梁的桥面铺装极容易出现不同程度的病害,这些病害的发展,直接影响到行车的安全舒适性,进一步恶化还将影响到桥梁的主要部件,桥面铺装病害防治已成为国省道干线桥梁养护的重点。

本文结合梧溪中桥和大窑口中桥维修案例,分析水泥混凝土桥面铺装常见病害及其成因,提出可行的处治方法和维修注意事项。

工程概况

梧溪中桥位于省道S219线龙岩市漳平境内,中心桩号K315+012,全长90m。该桥设计荷载为汽-20、挂-100,桥面宽度为净-7.0+2×0.75。

上部结构为5×16m钢筋混凝土空心板梁,桥面连续;下部结构为钢筋混凝土双柱式墩、钻孔灌注桩,重力式U型桥台。

原桥面铺装采用C30防水混凝土,设计中线处铺装层厚14cm,该桥建成于2004年。

大窑口中桥位于省道S219线龙岩市漳平境内,中心桩号K301+140,全长71m。该桥设计荷载为汽-20、挂-100,桥面宽度为净-8.0+2×0.5。

上部结构为3×16m钢筋混凝土空心板梁,桥面连续;下部结构为钢筋混凝土双柱式墩、扩大基础,重力式U型桥台。

桥面铺装采用C30防水混凝土,设计中线处铺装层厚14cm,该桥建成于2004年。

桥面铺装病害现状及其成因分析

为了全面了解水泥混凝土桥面病害情况,2014年龙岩市公路局漳平分局组织对漳平市境内管养的国省道桥梁的水泥混凝土桥面铺装病害进行了现场调查。

发现梧溪中桥桥面出现大量裂缝、坑槽,桥面连续处严重破碎等病害,如图1所示;大窑口中桥桥面局部出现小坑槽及露骨等病害,如图2所示。
水泥混凝土桥面铺装病害成因分析及处治方法_1
经调查分析,病害的原因主要包括下面几点:

(1)施工方面的原因,导致桥面铺装厚度不均,局部混凝土桥面铺装层偏薄,无法承受车辆荷载,或者铺装层钢筋网的安放高度没有满足设计要求,前期铺装层表面产生龟裂,后期在荷载及渗水作用下病害迅速发展形成坑槽;

(2)主梁横向连接或墩顶连续处施工质量欠缺,导致铺装层出现反射裂缝;分幅施工时对接缝处的混凝土振捣不够密实,在荷载及渗水作用下板角发生断裂;

(3)施工时混凝土养护不规范,铺装表面出现干缩裂纹,在车辆冲击力作用下,表层脱皮,产生露骨。

病害处治方法及维修注意事项

水泥混凝土桥面铺装病害处治分为病害轻微时的局部修补和病害严重时的整体维修加固。

桥面铺装的局部修补

(1)使用混凝土表面修补料修补病害部位

笔者在国省道桥梁的水泥混凝土桥面修补实践中,先后采用了多种修补材料,经对比分析,结果如表1所示。

从使用情况来看,华夏一号修补料,抗压强度增长快、粘接强度高、干缩性小、耐久性好,是一种较理想的修补材料,抗压强度和粘接强度增长如表2所示。

该修补料的组分主要为碱渣复合煅烧物及铝酸钙等。
水泥混凝土桥面铺装病害成因分析及处治方法_2
水泥混凝土桥面铺装病害成因分析及处治方法_3
 
以往,水泥混凝土桥面铺装一旦出现坑槽、露骨等病害,往往维修困难,其中养护时间长,交通影响大、耐久性差是其主要原因。

本次选用了强度增长快、粘接强度高、干缩性小的华夏一号修补料,对大窑口中桥的桥面铺装的局部露骨和小坑槽等病害进行处治,施工后4h即开放交通。

(2)修补注意事项

修补坑槽的施工工艺及注意事项如下:

①沿病害部位外沿1cm以上用切割机切割出方正的形状,随后用电镐凿除。凿除深度应准确把握,不得损伤到钢筋网。凿除后彻底清理碎块和粉尘;

②浇捣混凝土前须将修补面用水充分湿润,并将明水吸干;

③按照修补料∶粒径5mm细石∶水=1:1.5:0.18的配合比充分拌和,严格控制水灰比,并确保骨料的含泥量不超标;

④用小型的平板振捣器振动至混凝土表面上浆后抹面,待将初凝时拉纹,然后洒水覆盖养生4~6h,即可开放交通。

修补露骨的施工工艺及注意事项如下:

①露骨面的松动部分应先剔除干净,然后用混凝土铣刨机进行拉毛处理;

②用高压水冲洗修补面,注意应将泥浆冲出作业面并防止回流;

③将修补面用水充分湿润,并将明水吸干;

④用胶带粘贴好修补面与相邻板之间的断缝;

⑤严格按照修补料∶水=1∶0.16的水灰比充分拌和,直接摊铺在病害部位,抹平后待将初凝时拉纹;

⑥初凝后取出胶带,洒水覆盖养生4~6h后,用沥青填缝料填充断缝,即可开放交通。

桥面铺装的整体维修加固

(1)桥面铺装凿除后重新铺筑

梧溪中桥的桥面出现大量严重的坑槽,裂缝较多形成破碎板,对正常交通已造成不安全影响,经检查评定,桥面铺装的技术状况评定标度达到3类。

采用的处治方法为将原铺装凿除后重新铺筑水泥混凝土。为避免凿除时损坏到梁板,凿除至离梁板30~50mm处为宜,在旧铺装层上植入锚筋(如图3所示),与新铺装层的钢筋连接一体,以增强新旧铺装层的整体性。

为避免增加恒载,新旧铺装层的总厚度与原设计铺装层厚度一致。
水泥混凝土桥面铺装病害成因分析及处治方法_4
(2)维修注意事项

①交通安全布控:应优先考虑桥梁施工时交通是否有绕行条件,这样不但能减缓交通疏导压力,避免交通安全事故,而且也能避免半幅通车时桥梁振动对混凝土早期强度增长造成影响,提高维修使用寿命。

若无绕行条件,则要编制好交通组织方案,确保足够的交通疏导人员,安全警示标志、夜间警示灯等,建立应急救援预案。

②凿除旧桥面:梧溪桥桥面设计横坡度为1.5%,桥面两侧靠近人行道的位置的铺装层厚度比中线处少52mm左右,并且由于该桥建设施工时,梁板安装高度参差不齐,部分铺装层厚度甚至不到6cm。

为了防止凿除作业时对深度掌握不当,导致损坏梁顶板,因此要求施工人员在风镐凿除作业时,先在每跨的每片梁顶范围内选取5~10点试凿,初步掌握铺装层的厚度后,再实施大面积凿除。

考虑到靠近人行道处的桥面铺装厚度较薄,临近该处时应逐步放慢凿除速度,防止造成梁板损坏。凿除工序完成后,在钢筋安装前,必须彻底清洗桥面碎渣。

③钢筋的制作安装:钢筋进场后,检查出厂合格证明书和试验检测报告单,并对钢筋进行抽样检验,检验合格后方能使用。安装过程中,除钢筋连接和接头布置应满足规范要求外,尤其应注意钢筋网的安放高度。

梧溪桥设计要求的钢筋网安放位置为距离铺装层顶面以下25mm,在凿除过程中发现,原有桥面施工时部分钢筋网的安放位置位于铺装底部,没有满足设计要求,从而影响到铺装层表面的抗裂性能,造成了原有桥面的坑槽破损。

为此,在维修加固过程中,将锚筋设计成“7”字型,并根据钢筋网的安放位置调整锚筋长度(见图3),从而通过与锚筋的连接达到固定钢筋网位置的作用。在桥面连续处,存在多层钢筋网,通过短钢筋进行支垫,以确保钢筋间距满足设计要求。

④混凝土的浇筑与养生。

首先,应选定合理的混凝土配合比。梧溪桥的桥面铺装重铺时采用的是C40防水混凝土,在配合比设计时,须注意的方面有:

a、为确保防水性能,选择合适的水灰比和砂率;

b、因桥面连续处钢筋密集,为保证该处混凝土密实,采用4.75~19mm的粗集料;

c、为满足防水、早通车的需要,掺入CNF-3型引气早强高效减水剂。

施工时及时根据集料的筛分和含水量情况调整施工配合比。

其次,为了减少混凝土在强度增长期间产生干缩裂纹,须注意的方面有:

a、浇筑时间避开高温时段。梧溪桥维修时正处在夏季高温期间,因此将铺装层混凝土的浇筑时间安排在下午4点开始至夜间,半幅连续浇筑不留施工缝;

b、二次收面后,进行拉毛,随后立即覆盖塑料膜,3h后用浸湿的粗麻布覆盖养生,日常的洒水应能保证混凝土面湿润不间断;

c、当混凝土强度达到2.5MPa时,安排缩缝切割。墩顶中心正对的桥面连续处必须设置缩缝。切缝深度以2cm为宜,避免损伤钢筋网。切割完后,及时灌注沥青填缝料。

最后,覆盖洒水养生14d后,对同条件养生的试件进行强度试验,确认达到设计强度后,方可开放交通。

结束语

桥面铺装是公路桥梁桥面系的重要组成部分,如果在日常管养中不加以重视,任其病害发展,不但直接影响行车的舒适性,易引发交通安全事故,而且还会进一步恶化导致承重构件的损伤,从而减少桥梁的使用寿命。

桥面维修时应做好交通组织,尤其注意精细化施工,避免损伤梁体等主要结构部位,提高维修质量和寿命。

经回访观察,梧溪中桥和大窑口中桥的桥面铺装病害处治基本达到维修效果,该两座桥于2014年8月按上述方法完成处治,经过4年多的运营,截止目前无发现明显病害。
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