公路橋梁混凝土施工溫控和裂縫防治解析

萬(wàn) 團(tuán)

中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司

公路橋梁混凝土施工溫控和裂縫防治解析

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公路橋梁是城市交通的樞紐，關(guān)系到千萬(wàn)市民的出行需求。公路橋梁工程是基礎(chǔ)工程建設(shè)的重要組成部分，它對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高，提供了基礎(chǔ)保障，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。就目前的情況來(lái)看，在公路與橋梁建設(shè)中，混凝土的施工溫度控制與裂縫的防治是我們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，要做好混凝土的裂縫防治工作，就需要合理的控制混凝土施工溫控，降低橋梁工程中混凝土裂縫的發(fā)生率，從而最大限度的提高公路橋梁工程的整體質(zhì)量。本文根據(jù)武漢城市圈環(huán)線高速公路洪湖段的工程實(shí)例，分析了公路橋梁混凝土的施工溫控和裂縫防治。

公路橋梁；混凝土；施工溫控；裂縫防治

1、工程概況

武漢城市圈環(huán)線高速公路洪湖段是武漢城市圈環(huán)線高速公路的重要組成部分，洪湖東樞紐互通至終點(diǎn)段采用雙向六車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里/小時(shí)，路基寬度33.5米。本工程段，起終點(diǎn)分別接仙桃段橋梁和嘉魚(yú)長(zhǎng)江大橋引橋，全線均為正交橋梁，起止樁號(hào)K185+681～K195+641，路線全長(zhǎng)9.960km。全線設(shè)特大橋4座，大橋1座，設(shè)互通式立交1處，服務(wù)區(qū)1處。由于武漢溫度較高，施工中如如何做好混凝土溫控，防治混凝土裂縫是橋梁施工的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

2、混凝土施工溫度與裂縫因素探析

2.1 溫度的應(yīng)力的形成與影響

溫度應(yīng)力對(duì)混凝土造成的影響主要有兩個(gè)方面：①約束應(yīng)力，是由于結(jié)構(gòu)的個(gè)別邊界或全部邊界受到外界因素的抑制，導(dǎo)致其不能任意變形而引發(fā)的應(yīng)力，該種溫度應(yīng)力常與干縮應(yīng)力相互結(jié)合而產(chǎn)生共同作用。施工人員要預(yù)測(cè)混凝土溫度應(yīng)力，只有全方位掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況、溫度以及混凝土配合比等種種信息才可實(shí)現(xiàn)。②自生應(yīng)力，即結(jié)構(gòu)邊界缺乏任何制約力量，使得結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)固狀態(tài)，在該種情況下，其內(nèi)部發(fā)生的任何非線性分布都會(huì)由于結(jié)構(gòu)自身力量相互制約而形成溫度應(yīng)力

2.2 溫度裂縫成因

溫度裂縫成因：一是水灰比及骨料級(jí)配不當(dāng)，水量過(guò)多或過(guò)少，導(dǎo)致混凝土澆筑后，水分難以蒸發(fā)，或者水與水泥不貼合，熱量難以釋放，應(yīng)力難以產(chǎn)生。待水分完全蒸發(fā)后，混凝土的結(jié)構(gòu)脆弱，極易受到破壞;二是內(nèi)外溫度差異，混凝土在澆筑的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較高的熱量，內(nèi)部溫度不斷升高，產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)澆筑完成后，會(huì)釋放內(nèi)部的熱量，內(nèi)外溫度差過(guò)大時(shí)，會(huì)在混凝土的表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力不斷增加，便會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫;混凝土內(nèi)部逐漸降溫的過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力。在混凝土應(yīng)力形成的前期和晚期，最容易出現(xiàn)裂縫。

2.3 溫度應(yīng)力分析

產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因是在于溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，溫度應(yīng)力的產(chǎn)生分為三個(gè)階段，分別是早期開(kāi)始澆筑混凝土到水泥放熱基本結(jié)束、中期水泥放熱結(jié)束到混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度以及晚期混凝土完全冷卻后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。其中，早期具有兩個(gè)特點(diǎn)，即水泥放出大量的熱以及混凝土彈性模量發(fā)生劇烈的變化，彈性模量的改變導(dǎo)致混凝土內(nèi)會(huì)形成殘余應(yīng)力。而中期的溫度應(yīng)力主要由于混凝土的冷卻以及外界環(huán)境的變化造成的，再此期間彈性模量的變化不大。晚期的溫度應(yīng)力主要是有外界溫度變化所造成的，三個(gè)階段的應(yīng)力相互疊加從而造成溫度裂縫。

3、公路橋梁混凝土的施工溫控和裂縫防治

3.1 混凝土材料要嚴(yán)格把控

通過(guò)對(duì)溫度裂縫發(fā)生的原因研究得出，混凝土的質(zhì)量以及配合比是裂縫發(fā)生的關(guān)鍵因素。在工程建設(shè)中，為防止產(chǎn)生裂縫，通常都選取收縮性能較低的水泥，在實(shí)際配比中所采用的水泥強(qiáng)度要比設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度高一個(gè)級(jí)別，如要配置C30的混凝土通常采用42.5的水泥進(jìn)行配比。其次要做好對(duì)骨料的選擇，如粗骨料中要嚴(yán)格控制片石、針片石的數(shù)量，細(xì)骨料不能采用細(xì)砂，并且骨料的含泥量要少才能避免含水量過(guò)大，骨料的收縮性能也要小。

3.2 做好對(duì)溫度的控制

在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取保護(hù)措施。由于混凝土中的水分在溫度較高的情況下散失較快，因此要盡量減少在陽(yáng)光暴曬的時(shí)候作業(yè)，避免混凝土的凝固受到影響，盡量運(yùn)用水化熱較低的水泥來(lái)緩解混凝土的水化熱情況。在低溫季節(jié)或晝夜溫差大的地區(qū)，夜間要在混凝土表面覆蓋保溫膜，降低混凝土的內(nèi)外溫差。在混凝土施工后要制定灑水養(yǎng)護(hù)制度，以7d為一個(gè)周期，前三天每隔4h灑水一次，后四天每隔6h灑水一次，養(yǎng)護(hù)過(guò)后要測(cè)試混凝土的強(qiáng)度，確?；炷凉こ痰馁|(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 掌握施工技術(shù)要點(diǎn)

施工技術(shù)要點(diǎn)主要有：①采用分層連續(xù)澆筑方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能地縮短上下兩層混凝土的澆筑間隔時(shí)間，并在前一層初凝前開(kāi)始后一層的澆筑，最長(zhǎng)澆筑間隔時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，如果由于特殊原因，澆筑時(shí)間超過(guò)了混凝土初凝時(shí)間，則層面就必須按施工縫處理。②攤鋪混凝土的厚度要按照所選用振搗器的作用深度及混凝土本身的和易性確定，如果采用泵送方式澆筑混凝土，則最大攤鋪厚度不得超過(guò)600mm；如果采用非泵送的方式，則最大攤鋪厚度不得超過(guò)400mm。③為確保混凝土振搗均勻、密實(shí)，可采用二次振搗技術(shù)，即在達(dá)到振搗界限前對(duì)澆筑完畢的混凝土進(jìn)行二次振搗，以提高混凝土的強(qiáng)度，增強(qiáng)其抗裂性，提高混凝土與鋼筋之間的握裹力，避免因混凝土沉落而引起開(kāi)裂，這樣可增加混凝土密實(shí)度，使其抗壓強(qiáng)度提升10%～20%.④采用泵送的方式澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)當(dāng)選用混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸混凝土拌和料。運(yùn)輸車(chē)的數(shù)量必須滿足混凝土連續(xù)澆筑的要求，不得因混凝土供應(yīng)不上而造成連續(xù)澆筑中斷。⑤在混凝土澆筑過(guò)程中，要及時(shí)清除其表面的泌水，這是因?yàn)楸盟突炷恋乃冶容^大，泌水相對(duì)較嚴(yán)重，如果清除不及時(shí)，會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

3.4 裂縫防治

3.4.1 收縮裂縫的防治措施

在對(duì)收縮裂縫進(jìn)行防治時(shí)，必須要嚴(yán)格控制混凝土的水灰比。一般情況下選擇使用級(jí)配良好并且水化熱程度較低的水泥，同時(shí)還要嚴(yán)格控制骨料的含泥量，這樣做的目的是為了減少混凝土的砂率及其孔隙率。在進(jìn)行澆筑工作之前，還要對(duì)模板和基層進(jìn)行潤(rùn)濕、振搗等一系列的工作；為了提升混凝土的抗拉強(qiáng)度以及密實(shí)程度，還要在混凝土初凝之后以及終凝之前進(jìn)行二次抹壓，減少混凝土的收縮量；當(dāng)混凝土的澆筑全部完成后，還要開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，進(jìn)而保證混凝土表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

3.4.2 采取針對(duì)性措施處理超荷載裂縫

不要將過(guò)多的設(shè)備和建筑材料放在剛建成的公路橋梁上；要對(duì)施工人員進(jìn)行定期的專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，使作業(yè)人員對(duì)結(jié)構(gòu)框架以及受力點(diǎn)能夠很好的掌握；對(duì)路橋的設(shè)計(jì)階段要提高重視，路橋的設(shè)計(jì)施工要根據(jù)路橋的功能性和積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)施工流程不可以任意變更，對(duì)每一道施工工序都要認(rèn)真對(duì)待，不可錯(cuò)漏，對(duì)施工要求要嚴(yán)格遵守，從而防止路橋裂縫的發(fā)生。

3.4.3 預(yù)防凍脹裂縫的措施

公路橋梁冬季施工時(shí)，必須根據(jù)施工需要，采取有效的保溫措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度不低于5℃，防止混凝土結(jié)構(gòu)早期受凍。同時(shí)也要保證混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，盡量降低構(gòu)件之間的空隙，這樣即使溫度較低，結(jié)構(gòu)也不會(huì)出現(xiàn)較大的膨脹現(xiàn)象，從而降低結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力，避免出現(xiàn)凍脹裂縫。

3.4.4 預(yù)防沉降裂縫

根據(jù)工程的地質(zhì)及水文情況，結(jié)合工程實(shí)際，比選合理的基礎(chǔ)處理方法。常見(jiàn)的基礎(chǔ)處理方法包括換填、強(qiáng)夯、堆載預(yù)壓、高噴注漿、水泥攪拌樁、碎石樁、粉噴樁、擠密樁等。做好軟土地基處理工作，保證地基處理效果，這樣在公路橋梁施工后，就不會(huì)出現(xiàn)較大沉降問(wèn)題，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，預(yù)防沉降裂縫。

3.5 合理的修補(bǔ)裂縫

即使在施工的過(guò)程中綜合考慮各方面的因素，也避免不了砼裂縫的出現(xiàn)，因此需要采取有效的手段來(lái)處理裂縫，保障道路橋梁的安全性。首先是表面修補(bǔ)法，這種方法是目前普遍的使用方法，利用水泥漿的特性，在混凝土的表面進(jìn)行涂抹，來(lái)修補(bǔ)裂縫，這種方法即能夠修補(bǔ)不同程度的裂縫，也不會(huì)影響混凝土的結(jié)構(gòu)和承載力，因此一直以來(lái)受到施工人員的追捧;其次是灌漿修補(bǔ)法，這種方法比較適合較深且已經(jīng)影響道路橋梁的承載力和完整性的裂縫，表面修補(bǔ)已經(jīng)不能夠從根本上改善道路橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此需要采用此法，灌漿修補(bǔ)法采用的主要的修補(bǔ)材料是水泥漿和環(huán)氧聚合物;最后是嵌縫修補(bǔ)法，這種方法是要將裂縫進(jìn)行開(kāi)槽，向槽內(nèi)填補(bǔ)材料，經(jīng)過(guò)壓實(shí)來(lái)修補(bǔ)裂縫，這種修補(bǔ)方法的成本較高，但是效果與其他的方法相比更好，在外觀上更加的平整、美觀，因此能夠更好的保障道路橋梁的外觀質(zhì)量。

總之，公路與橋梁建設(shè)是我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，目前公路與橋梁混凝土施工的溫度控制與裂縫防治方面，還存在著很大的問(wèn)題，因此需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究，采取有效的措施進(jìn)行優(yōu)化，從而確保工程的質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

[1]甘霖.談混凝土的施工溫度與裂縫[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2013(13)：107～109.

[2]江昔平.大體積混凝土溫度裂縫控制機(jī)理與應(yīng)用方法研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.