公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫防治

胡亞東 李俊義

摘要：隨著公路橋梁工程的迅猛發(fā)展，工程施工技術(shù)不斷提升，施工工藝也逐漸復(fù)雜，加大了施工難度。尤其對于公路橋梁混凝土施工中，如果施工溫度控制不當(dāng)就極易出現(xiàn)裂縫，從而降低混凝土的強(qiáng)度，縮短公路橋梁使用壽命，也不利于公路橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性。本文分析混凝土施工中的溫度應(yīng)力，同時分析了混凝土裂縫的形成原因，并結(jié)合實踐經(jīng)驗出了有效防治混凝土施工溫度和裂縫的相關(guān)措施，希望能夠有助提高公路橋梁混凝土施工質(zhì)量，保障路橋工程的安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;混凝土施工;溫度與裂縫

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，公路橋梁建設(shè)投入力度不斷加大，路橋施工規(guī)模和施工范圍也不斷擴(kuò)大，但是，路橋施工的主體并沒有發(fā)生質(zhì)的改變，仍然以混凝土為主。混凝土主要以水泥、沙子、石子和水等，所以這就決定了在施工中混凝土容易受到外界溫度的影響，從而發(fā)生熱脹冷縮，產(chǎn)生裂縫，不利于混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對路橋工程質(zhì)量和使用安全都會造成嚴(yán)重影響。所以，現(xiàn)在對混凝土施工溫度和裂縫的成因進(jìn)行研究，并予以防治具有重要的現(xiàn)實意義。

1 路橋混凝土施工中溫度應(yīng)力分析

混凝土結(jié)構(gòu)施工時路橋施工中的重要部分，實際操作中，溫度對混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力作用主要表現(xiàn)在三個階段：首先，混凝土中的水泥散熱完成，該階段屬于第一階段，該階段持續(xù)的時間大概是30天左右，該階段溫度應(yīng)力主要是由于水泥散熱之后，該熱量與混凝土相互作用而導(dǎo)致混凝土變形時產(chǎn)生的應(yīng)變力;其次，水泥散熱完成后直至混凝土的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，該階段為第二階段，該應(yīng)變力主要是由于混凝土冷卻過程中由溫差而產(chǎn)生的應(yīng)變力，該階段的應(yīng)變力會與第一階段中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力殘余進(jìn)行疊加;最后，待混凝土的溫度穩(wěn)定之后，會進(jìn)入運轉(zhuǎn)階段，該階段為溫度應(yīng)力的第三個階段，其主要來源為環(huán)境溫差，并且會與前兩個階段中的溫度應(yīng)力殘余進(jìn)行疊加。

混凝土結(jié)構(gòu)中其溫度應(yīng)力類型主要有兩類：自生應(yīng)力和約束應(yīng)力。其中，自生應(yīng)力產(chǎn)生的條件是混凝土內(nèi)部溫度要與非完全靜止的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)非線性的分布，如此一來，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而相互約束;而約束應(yīng)力的產(chǎn)生主要是由外部外徑變化影響而產(chǎn)生的，由于混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，其邊界以及全部主體就不能再進(jìn)行自由形變，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力。工程施工中，兩種應(yīng)力都會與混凝土干縮所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行疊加，從而對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。基于此，在施工中一定要對溫度應(yīng)力進(jìn)行分析，降低其對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。

2 混凝土裂縫的形成原因分析

路橋工程施工，其混凝土結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫，從而影響到工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，長期使用后必然會釀成更大禍患，危害行車安全。長期工作經(jīng)驗表明，導(dǎo)致路橋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要影響因素就是施工材料和施工溫度。

其中材料因素對裂縫的影響主要是由于，制作混凝土所用的主要材料的質(zhì)量或者是材料配比不合理等。如果配比不合理的話，就會在混凝土澆筑完成后，其內(nèi)部水分不易蒸發(fā)，如果水分過少的話，石子和水泥就不容易進(jìn)行融合，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較差，在受到壓力沖擊作用下就會產(chǎn)生裂縫。

溫度對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要影響在于，由于混凝土澆筑完成后，混凝土結(jié)構(gòu)將會散發(fā)較高熱量，混凝土內(nèi)部溫度升高會導(dǎo)致應(yīng)力的出現(xiàn)，在面對較低外界溫度時會形成溫度差，從而導(dǎo)致混凝土表面的拉應(yīng)力增加，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。相反，如果外界溫度高，而混凝土內(nèi)部溫度低時也會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，早期和晚期的應(yīng)力都是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要原因，應(yīng)力的存在會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

3 有效防治混凝土溫度與裂縫的措施

3.1 做好前期準(zhǔn)備工作

在混凝土施工之前，一定要做好準(zhǔn)備工作，為保證混凝土施工質(zhì)量、避免裂縫產(chǎn)生奠定堅實基礎(chǔ)。首先，嚴(yán)格按照路橋混凝土結(jié)構(gòu)施工要求，嚴(yán)格選購質(zhì)量合格的原材料，并科學(xué)控制原材料的配比，保證材料比例符合施工要求。在制作混凝土過程中要保證水質(zhì)，不能采用污水;其次，施工前要清楚掌握施工區(qū)域的環(huán)境、氣候以及地質(zhì)條件等，并且要對水泥質(zhì)量進(jìn)行多次檢驗，可以根據(jù)實際需求融入適當(dāng)?shù)呐蛩蓜⒆⒁饣炷烈F(xiàn)用現(xiàn)配。

3.2 做好溫度控制

做好溫度控制是保證混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要因素。首先，必須避免低溫施工，在溫度較低的環(huán)境下進(jìn)行混凝土施工容易會內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致拉應(yīng)力的增加，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定;其次，也要避免在高溫環(huán)境下進(jìn)行混凝土施工，如果一定要在高溫天氣施工，則要嚴(yán)格控制混凝土層的厚度，加速混凝土的冷卻;最后，實際施工中要做好溫度檢測工作，其主要是對混凝結(jié)構(gòu)的不同部位進(jìn)行溫度檢測并進(jìn)行科學(xué)控制，有效避免出現(xiàn)過大溫差。在檢測中一旦發(fā)現(xiàn)溫差過大，要及時采取相關(guān)措施進(jìn)行處理，保證溫差處于合理范圍內(nèi)，一般情況下，內(nèi)外溫差不能低于25度。另外，在完成混凝土澆筑后，要選擇合適時機(jī)進(jìn)行模板拆除，避免外表溫度驟變，防止裂縫出現(xiàn)。

3.3 在混凝土內(nèi)部合理放置冷卻管

夏季施工時需要對其進(jìn)行快速冷卻，從而及時降低混凝土的溫度，在具體施工中可以通過在混凝土內(nèi)部放置冷卻管的方式來對對混凝土進(jìn)行冷卻，實踐證明該方式效果較好。在完成混凝土澆筑后，再打開冷卻管的閥門，從而通過水質(zhì)的流動將混凝土散發(fā)的熱量帶走，從而達(dá)到降溫的目的。

3.4 要科學(xué)處理施工縫

在混凝土施工中可以通過科學(xué)設(shè)置施工縫的方式來有效降低溫度對混凝土結(jié)構(gòu)的影響，增強(qiáng)工程主體強(qiáng)度，保證工程質(zhì)量。實際操作中可以在澆筑之前利用模板和泡沫對其進(jìn)行隔離，澆筑完成后在將其取出，然后用瀝青對縫隙進(jìn)行填充。如此一來，外界周圍環(huán)境的變化都不能對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，減少伸縮空間。可見，施工縫對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治作用較好。

3.5 科學(xué)設(shè)計路橋工程路基坡度

在進(jìn)行路橋設(shè)計時，一定要科學(xué)設(shè)計路基坡度。平整路基有利于提高其抗裂能力，相反，如果坡度過大的話就會降低路橋面的抗裂能力，混凝土的抗約束力也會相應(yīng)降低，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，對混凝土結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定造成不良影響。

結(jié)束語：

綜上所述，當(dāng)前我國路橋事業(yè)發(fā)展迅速，路橋規(guī)模不斷擴(kuò)大，路橋設(shè)計也相對復(fù)雜，從而對混凝土結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求。混凝土施工質(zhì)量容易受到環(huán)境溫度的影響，極易產(chǎn)生裂縫，威脅到路橋工程的安全和穩(wěn)定。在具體施工中，一定要做好施工前的準(zhǔn)備工作、做好溫度控制，可以通過在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部放置冷卻管、設(shè)置施工縫的方式來降低溫度變化對結(jié)構(gòu)性能的影響，另外，在路橋設(shè)計中，一定要避免路基坡度過大，從而有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少裂縫產(chǎn)生，促進(jìn)我國路橋事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]余力. 水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的大修技術(shù)及質(zhì)量控制分析[J]. 建材與裝飾，2016（33）：228-229.

[2]羅安邦. 炭質(zhì)頁巖滑坡隧道體系穩(wěn)定性分析與處治技術(shù)研究[J]. 湖南交通科技，2016（3）：168-171.

[3]杜輝.法朗溝特大橋連續(xù)剛構(gòu)中跨合攏段施工技術(shù)[J]. 2015（23）：138-139.

[4]程鵬，胡文恩. 試析預(yù)應(yīng)力在混凝土施工過程中連續(xù)箱梁的線性控制[J]. 黑龍江交通科技，2015（10）：115+117.

[5]李忠華，楊麗麗，崔永杰.《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)用存在問題及橋梁病害防治措施探討[J]. 江西建材，2016（3）：209.

[6]曹新棟. 關(guān)于橋梁施工中混凝土裂縫的成因及應(yīng)對方法[J]. 綠色環(huán)保建材，2016（18）：278.

[7]趙國華.公路橋梁混凝土施工溫度與裂縫因素分析[J].交通世界（建養(yǎng)·機(jī)械），2015（8）.

[8]劉慶華，鐘德浩，郭開茂.淺析公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫防治[J].居業(yè)，2015（14）：83+85.