探究公路與橋梁施工中砼溫度應(yīng)力控制與裂痕處理

■鄒仕印，鄒 韜 ■江西省公路工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000

砼(混凝土同義詞，以下稱混凝土)在現(xiàn)代公路與橋梁工程建設(shè)中的地位日益顯著，而在混凝土施工中裂痕是最常見的問題。引起裂痕的原因有很多，但最重要的原因還是對混凝土溫度應(yīng)力的變化把握不夠到位。特別是在大體積混凝土施工中，對溫度的應(yīng)力控制是重中之重。這種因溫度應(yīng)力變化而產(chǎn)生的裂痕不僅會影響到公路、橋梁的使用功能，而且也對人民的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了威脅，埋下了許多工程隱患。本文因此從混凝土裂痕出現(xiàn)的主要原因、溫度的應(yīng)力分析、溫度的控制和裂痕處理等三方面展開論述。

1 混凝土裂痕出現(xiàn)的主要原因

在公路與橋梁的工程建設(shè)中，混凝土發(fā)生裂痕的主要原因有以下幾個方面:一是外力作用引起的裂痕，如因主要承重位置出現(xiàn)超重荷載而出現(xiàn)的裂痕。二是變形引起的裂痕，如凍脹、收縮、不均勻沉降、溫度應(yīng)力變化、模板變形、濕度變化等引起的裂痕。三是混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，如混凝土養(yǎng)護(hù)期未結(jié)束，在混凝土表面走行機械極易造成難以修復(fù)的混凝土裂痕。四是施工材料不合格導(dǎo)致的混凝土裂痕。

在以上眾多原因中，要特別引起注意的是混凝土溫度變化造成的裂痕。在公路與橋梁建設(shè)中，混凝土澆筑后，會有大量的水化熱出現(xiàn)在混凝土硬化期間。這些不易散發(fā)的水化熱促使混凝土建筑的內(nèi)部溫度急劇上升，但混凝土建筑的表面溫度散發(fā)較快，這就導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部溫差大，促使較強的拉壓力出現(xiàn)在在混凝土的表面。而后期的降溫措施又會使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉壓力。一旦這些拉壓力的強度超出了混凝土的抗裂范圍時，公路、橋梁建設(shè)中的混凝土溫度裂痕就會形成。

2 混凝土溫度的應(yīng)力分析

2.1 混凝土溫度應(yīng)力的產(chǎn)生過程

根據(jù)混凝土溫度應(yīng)力在不同時間段所表現(xiàn)出來的不同反應(yīng)和特點，將混凝土溫度應(yīng)力的產(chǎn)生過程劃分為三個階段。第一階段:初期。這一階段歷時一個月，一般從混凝土澆灌開始算起至水泥自身散熱結(jié)束為止。這一時期水泥散發(fā)出的大量水化熱和彈性模量的變化促使殘余應(yīng)力在混凝土內(nèi)部形成。第二階段:中期。在這一階段其特征表現(xiàn)為水泥不再放熱，而公路、橋梁等建筑的混凝土溫度降到一個定值。這一時期的溫度應(yīng)力主要由外在環(huán)境引起，這些應(yīng)力與初期形成的殘余應(yīng)力都加大了混凝土出現(xiàn)裂痕的機率。第三階段:后期。這一階段主要指公路、橋梁的混凝土溫度完全冷卻并穩(wěn)定后的運轉(zhuǎn)時期。在這一時期溫度應(yīng)力產(chǎn)生的最主要原因是外部環(huán)境的氣溫變化，這些應(yīng)力與前兩個階段的應(yīng)力形成巨大的合力，最終導(dǎo)致混凝土裂痕的出現(xiàn)。

2.2 混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因

混凝土溫度應(yīng)力形成的原因主要有兩個:其一，約束應(yīng)力。主要指結(jié)構(gòu)的部分或整體不能自由變形且受到外來因素制約的而產(chǎn)生的應(yīng)力。如公路、橋梁施工中的護(hù)欄混凝土。其二，自生應(yīng)力。主要指結(jié)構(gòu)的邊界不受任何力量的約束，整體結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，如果結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度呈現(xiàn)出非線性分布，溫度應(yīng)力則會在結(jié)構(gòu)自身力量的相互約束下形成。如橋梁的橋墩常會出現(xiàn)此類情況。由于混凝土的這兩種溫度應(yīng)力和混凝土的干縮應(yīng)力是共同起作用的，這就給施工人員判斷溫度應(yīng)力的具體存在位置帶來了較大的工作難度。因此，在混凝土施工過程中，工作人員需要對施工現(xiàn)場做到具體為題具體分析，全面的把握施工現(xiàn)場的具體情況，能夠及時應(yīng)對施工現(xiàn)場出現(xiàn)的混凝土溫度應(yīng)力狀況。

3 混凝土溫度的控制和裂痕處理

3.1 混凝土溫度的控制

公路與橋梁建設(shè)過程中，施工人員對混凝土的溫度控制不到位是混凝土出現(xiàn)裂痕的一大主要原因。為了減少甚至避免混凝土施工過程中出現(xiàn)溫度裂痕，因此在混凝土施工過程中需要做到以下幾點來控制混凝土溫度。

(1)在溫度過高的夏天進(jìn)行公路與橋梁工程的混凝土澆筑時，要減少混凝土的澆筑厚度，要充分利用澆筑層表面進(jìn)行散熱。與此同時，施工人員要把握好澆筑速度，要確保第二層混凝土澆筑工作在第一層混凝土凝固前完成。另外，要合理安排澆筑時間，在炎熱的夏季，最經(jīng)濟(jì)有效的澆筑方法是早晚多澆，中午不澆。

(2)在寒冷的冬天進(jìn)行公路與橋梁工程的混凝土澆筑時，要注意做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作。冬季混凝土在澆筑前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，如清除冰雪，準(zhǔn)備好保溫用的塑料薄膜等。澆筑時，應(yīng)確保澆筑質(zhì)量。澆筑完成后應(yīng)及時對混凝土采取保溫措施，以免受天氣影響，混凝土表面溫度急劇降低，導(dǎo)致公路與橋梁建設(shè)中出現(xiàn)混凝土溫度裂痕。

(3)可以通過選用低熱微膨脹型水泥或選用最優(yōu)級的骨料減少混凝土中的水泥比重從而降低公路與橋梁建設(shè)中混凝土的水化熱，減小混凝土的溫度應(yīng)力，防止公路與橋梁出現(xiàn)溫度裂痕。

(4)在公路與橋梁的混凝土施工中提前埋下水管，在水管中通入冷水，充分利用水循環(huán)來達(dá)到降溫目的。由于混凝土在澆筑過程中會出現(xiàn)大量的水化熱，如提前鋪設(shè)水管，就可以通過水循環(huán)控制溫度，防止公路與橋梁建設(shè)中出現(xiàn)混凝土溫度裂痕。

3.2 混凝土裂痕處理

公路與橋梁工程中出現(xiàn)的混凝土溫度裂痕不僅影響了公路與橋梁的美觀，而且還帶來了各種各樣的安全隱患，如:加速了鋼筋的腐蝕和老化的速度、降低了混凝土整體結(jié)構(gòu)的耐久性和防滲漏能力、減少了公路與橋梁工程的使用年限等。因此針對混凝土的溫度裂痕問題除了要做好早期的預(yù)防外，我們還要在出現(xiàn)問題后采取及時有效地修補措施。具體的修補措施有以下幾點:第一，表面修補法，適用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、破壞性較小的表面混凝土溫度裂痕的修復(fù)。第二，灌漿法，適用于有防滲漏要求的混凝土溫度裂痕的修復(fù)。第三，加固法，當(dāng)混凝土的溫度裂痕影響到建筑的整體結(jié)構(gòu)性能時，就需要采用結(jié)構(gòu)加固法就行修補。第四，置換法，當(dāng)混凝土損壞嚴(yán)重出現(xiàn)大面積溫度裂痕時，就需將原先損壞的混凝土清除，重新澆筑新混凝土。

4 結(jié)束語

綜上所述，公路與橋梁工程是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量的好壞與老百姓的生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)。因此，在施工過程中為避免因混凝土溫度裂痕所帶來的一系列不利影響，公路與橋梁工程的工作人員就務(wù)必要做到具體問題具體分析，根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，將混凝土溫度裂痕的控制與處理工作落到實處。

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