基于公路與橋梁施工中控制溫度與裂縫問題的重要性分析

王國春

【摘要】公路與橋梁施工中，只有實現(xiàn)對溫度與裂縫問題的有效控制才能夠保證施工的質(zhì)量，才能確保項目質(zhì)量的標準程度。橋梁的施工需要綜合考慮各方面的因素，在質(zhì)量方面容不得有半點的差錯。所以嚴格按照國家的規(guī)范及技術(shù)標準及時找出產(chǎn)生裂縫的原因并采取防治措施，才能保證公路的使用效率和正常運營。而在公路和橋梁工程建設(shè)中混凝土占有重要地位，由此產(chǎn)生的裂縫問題也比較普遍。有鑒于此，本文對公路與橋梁施工中的混凝土裂縫成因做了詳細分析，并提出了相應(yīng)的解決對策。

【關(guān)鍵詞】公路施工；橋梁施工；溫度控制；裂縫；

【中圖分類號】TV544 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0231—01

目前對混凝土裂縫的成因和計算方法并沒有統(tǒng)一的定論，但在具體的預(yù)防和改善措施方面還是比較統(tǒng)一的。橋梁工程的施工質(zhì)量管理是一項系統(tǒng)的工程，要將工程引入到一個良性循環(huán)的軌道才能確保工程質(zhì)量的有效實現(xiàn)。為了保證工程質(zhì)量的有效實現(xiàn)，必須對工程項目進行質(zhì)量和安全控制才能獲得好的效益。混凝土的施工中，注重對溫度與裂縫的分析，出現(xiàn)問題后及時進行分析并結(jié)合多種預(yù)防處理措施就能使得混凝土裂縫問題得到有效的避。

一、公路與橋梁施工中裂縫產(chǎn)生的原因分析

在公路與橋梁施工中，溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性以及結(jié)構(gòu)的不合理和原材料的不合格等都可能造成混凝土裂縫的產(chǎn)生。在混凝土硬化期間期間，水泥會放出大量的水化熱，加之內(nèi)部溫度的不斷上升，就會在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束也會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。而氣溫的降低也會在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，一旦這些拉應(yīng)力超出了混凝土的抗裂能力就會造成裂縫的產(chǎn)生。另外，在混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢的時候，如果出現(xiàn)養(yǎng)護不周及就會使得表面因為干縮形變導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。原材料的不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，導(dǎo)致在同一塊混凝土中其抗拉強度的不均勻，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。鋼筋混凝土中的拉應(yīng)力是由鋼筋承擔的，混凝土只是承受壓應(yīng)力。而在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力就需依靠混凝土自身來承擔。一般的設(shè)計中都要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力，但是在施工中，我們發(fā)現(xiàn)混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，常常會在混凝土的內(nèi)部引起很大的拉應(yīng)力，甚至溫度應(yīng)力有時可超過其他外荷載所引起的應(yīng)力，由此可見，要實現(xiàn)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工就必須解決公路與橋梁施工中的裂縫問題。

二、公路與橋梁施工中溫度應(yīng)力分析

1、溫度應(yīng)力的形成過程

溫度應(yīng)力的形成過程一般分為三個階段。溫度應(yīng)力形成的早期由澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，在早期水泥放出大量的水化熱，還會導(dǎo)致混凝土彈性模量的急劇變化，而彈性模量的變化在混凝土內(nèi)就形成了殘余應(yīng)力。中期自水泥放熱作用的基本結(jié)束到混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度結(jié)束，在這一時期，主要是由混凝土的冷卻及外界氣溫的變化引起溫度應(yīng)力，而這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間，混凝土彈性模量的變化不大。晚期是指混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期，溫度應(yīng)力主要是由外界的氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

2、溫度應(yīng)力形成的原因

一般把溫度應(yīng)力形成的原因分為兩類。一是自生應(yīng)力，就是邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性的分布形式，由于結(jié)構(gòu)本身的互相約束就會出現(xiàn)溫度應(yīng)力。在橋梁的墩身方面，由于結(jié)構(gòu)尺寸相對較大致使混凝土冷卻時的表面溫度較低，內(nèi)部溫度高，使得在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。約束應(yīng)力就是指結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界由于受到外界約束不能自由變形而引起的應(yīng)力。在箱梁頂板混凝土和護欄混凝土中，這兩種溫度的應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。根據(jù)已知的溫度準確分析出溫度應(yīng)力的分布和大小是一項非常復(fù)雜的工作，大多數(shù)情況下都需要依靠模型試驗或數(shù)值計算。混凝土的徐變，致使溫度應(yīng)力有相當大的松馳，在計算溫度應(yīng)力時就必須考慮徐變的影響。

三、公路與橋梁施工中溫度的控制和防止裂縫的對策分析

1、控制溫度的措施

在公路與橋梁的施工中，實現(xiàn)溫度控制的措施有很多。在拌和混凝土?xí)r還可以通過加水或用水將碎石冷卻里降低混凝土的澆筑溫度。在熱天進行混凝土的澆筑要減小澆筑的厚度，以達到利用澆筑層面進行散熱的目的。在混凝土中如果埋設(shè)水管，也可以采取通入冷水的方法來達到降溫的效果。對施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)可以采取保溫的措施來實現(xiàn)溫度的控制。

2、改善約束條件的措施

約束條件的改善可以通過合理地分縫分塊以及避免基礎(chǔ)過大起伏來實現(xiàn)，還可以通過施工工序的合理安排來避免過大的高差和側(cè)面的長期暴露。此外，改善混凝土的性能和提高抗裂能力，通過加強養(yǎng)護也能起到防止表面的干縮。為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，在混凝土的施工中往往要求新澆筑的混凝土盡早進行拆模。當遇有混凝土的溫度高于氣溫時應(yīng)適當考慮拆模時間，這樣才能控制混凝土表面早期裂縫的產(chǎn)生。混凝土澆筑初期，表面由于水化熱的散發(fā)而引起很大的拉應(yīng)力，如果此時進行模板的拆除就會使得表面因為溫度的驟降引起溫度梯度。在表面如果附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力進行疊加，再加上混凝土的干縮，表面的拉應(yīng)力就會達到很大的數(shù)值導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。如果模板在拆除后及時在表面覆蓋泡沫海棉等輕型保溫材料，就會有效的防止混凝土的表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。

四、混凝土的早期養(yǎng)護問題分析

溫度梯度是造成混凝土裂縫的主要原因，混凝土的裂縫多數(shù)是不同深度的表面裂縫。寒冷地區(qū)的溫度驟降極易形成裂縫，由此可見對混凝土進行有效的保溫能夠防止表面的早期裂縫。從溫度應(yīng)力觀點出發(fā)，應(yīng)該防止混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面梯度的出現(xiàn)，以防止表面的裂縫。為了防止混凝土超冷應(yīng)盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土的使用期穩(wěn)定溫度。為了有效防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土問的約束。在混凝土的早期養(yǎng)護方面，主要的工作就是保證適宜的溫濕條件來達到混凝土免受不利溫濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。還能使水泥的水化作用順利進行，達到設(shè)計的強度和抗裂能力。而適宜的溫濕度條件又是相互關(guān)聯(lián)的，所以對混凝土采取的保溫措施也會有一定的保濕效果。混凝土澆筑后養(yǎng)護的關(guān)鍵就是最初幾天，所以施工中應(yīng)切實重視初期的養(yǎng)護工作。

結(jié)束語

公路橋梁的工程施工中，雖然采取了采取各種措施但裂縫仍然時有出現(xiàn)。在進行大體積混凝土的施工過程中，溫度應(yīng)力及溫度控制是關(guān)鍵性的問題，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，這嚴重影響著結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，由此可見，對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)來水水溫度的變化具有顯著的影響。

參考文獻

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