公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫防治研究

牛富強

摘 要：公路橋梁是重要的交通基礎設施，對于促進社會經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的作用，因此必須高度重視公路橋梁工程的施工質(zhì)量?；炷潦枪窐蛄汗こ痰闹饕┕げ牧现唬腔炷劣捎谧陨淼奈锘攸c比較容易受到溫度因素的影響而出現(xiàn)裂縫，這不僅直接關(guān)系到公路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，還會給公路橋梁的通行安全帶來風險。因此，施工單位必須采取有效的裂縫防治措施，充分確保公路橋梁質(zhì)量和安全。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;混凝土;施工溫度;裂縫防治

中圖分類號：U415.6;U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）02-0104-03

Abstract： Highway bridges are important transportation infrastructures and play a very important role in promoting socio-economic development. Therefore， great attention must be paid to the construction quality of highway bridges. Concrete is one of the main construction materials for highway bridge engineering. However， concrete is more susceptible to temperature and cracks due to its physical and chemical characteristics， which not only directly affects the integrity and stability of the overall structure of highway bridge engineering， but also gives The safety of road bridges poses risks. Therefore， the construction unit must take effective crack prevention measures to ensure the quality and safety of highway bridges.

Keywords： highway bridge;concrete;construction temperature;crack prevention

隨著我國公路橋梁工程數(shù)量和規(guī)模的增加，路網(wǎng)覆蓋范圍不斷擴大，人們對施工質(zhì)量提出了更高的要求?；炷磷鳛楣窐蛄汗こ淌┕ぶ械闹匾┕げ牧?，由于自身特性限制，比較容易受到施工溫度等多種因素的影響而造成混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，不僅破壞公路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的完整性，縮短工程的使用年限，也會導致公路橋梁的路用性能下降，給交通的安全性和暢通性帶來不利影響。因此，施工單位必須充分認識混凝土構(gòu)件產(chǎn)生溫度裂縫的機理，并深入分析施工溫度與裂縫形成之間的客觀規(guī)律，采取有效的防治措施，盡量避免裂縫問題的出現(xiàn)，從而為公路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)固性提供可靠的保障，并促進我國路橋建設的健康發(fā)展。

1 公路與橋梁混凝土溫度裂縫概述

1.1 公路與橋梁混凝土裂縫的主要類型

在公路橋梁工程的施工過程中，混凝土會受到施工溫度等因素的影響而產(chǎn)生裂縫問題。在公路橋梁工程的大體積混凝土構(gòu)件中，溫度裂縫產(chǎn)生的概率更大，其寬度往往會超過0.2 mm。常見的溫度裂縫主要包括混凝土構(gòu)件表面裂縫、深層裂縫以及貫穿裂縫三大類。其中，表面裂縫大多在混凝土澆注完成后1 d左右出現(xiàn)，其主要呈現(xiàn)無規(guī)律的縱橫交錯分布特點[1]。在混凝土完成澆筑施工15 d左右，會出現(xiàn)平行分布的深層裂縫或者貫穿性裂縫。貫穿性裂縫方向與主筋平行，嚴重影響公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，因此需要深入分析混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因。

1.2 公路與橋梁混凝土的施工溫度對裂縫產(chǎn)生的影響

1.2.1 混凝土構(gòu)件受溫度應力影響而產(chǎn)生裂縫。溫度應力是造成混凝土裂縫的重要因素，而產(chǎn)生溫度應力的原因是混凝土在完成澆筑和散熱的30 d內(nèi)會有大量的水化熱釋放，這會嚴重影響混凝土構(gòu)件的彈性模量，并產(chǎn)生較強的應力作用?；炷辽岬脑缙陔A段，彈性模量的改變并不明顯，但是隨著溫差變化的加大，應力作用日益明顯。在溫度應力的影響下，混凝土構(gòu)件會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，并在受到邊界約束的情況下產(chǎn)生約束應力，進而形成裂縫[2]。此外，如果混凝土內(nèi)部存在明顯的非線性應力分布，其邊界約束條件較差時，混凝土構(gòu)件內(nèi)部也會產(chǎn)生溫度應力。

1.2.2 混凝土構(gòu)件受水化熱因素影響而產(chǎn)生裂縫?；炷粱旌狭现械乃鄷a(chǎn)生大量的水化熱，而水化熱在釋放過程中會造成混凝土構(gòu)件溫度的迅速升高。一旦水化熱的散熱不及時，且施工環(huán)境溫度相對較低，就會使混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差明顯加大，導致產(chǎn)生裂縫。

1.2.3 混凝土構(gòu)件受環(huán)境溫度變化影響而產(chǎn)生裂縫。在公路橋梁工程的混凝土施工過程中，如果環(huán)境溫度出現(xiàn)急劇變化，就會對混凝土構(gòu)件產(chǎn)生較大的影響。當混凝土構(gòu)件的應力作用加大且超過混凝土的抗拉能力時，混凝土就會出現(xiàn)裂縫。

2 公路與橋梁混凝土施工中的溫度裂縫防治措施

2.1 合理控制混凝土和混合料配比

在公路橋梁工程的混凝土施工中，為了防止出現(xiàn)溫度裂縫，應首先根據(jù)工程實際情況，提高混凝土混合料配比的合理性。在確定混凝土混合料成分和具體用量時，應充分了解工程建設的具體要求、公路橋梁結(jié)構(gòu)的設計承載標準等指標，特別是在選擇水泥型號時，既要確?；炷恋膹姸群蛣偠鹊刃阅苓_到施工要求，也要盡量減少水化熱的產(chǎn)生量，采用低水化熱的水泥來防止溫度裂縫的產(chǎn)生。

當前，人們可以在混凝土混合料中添加適量外加劑，防止混凝土產(chǎn)生裂縫。混凝土外加劑的種類有很多，因此應按照混凝土施工要求，通過現(xiàn)場試驗等方式來確定外加劑的類型和用量，以減少水泥的使用量，達到降低水化熱、防止混凝土出現(xiàn)裂縫的目的。此外，可以根據(jù)公路橋梁工程的實際情況，將適量金屬纖維添加在混凝土混合料中，提高其抗裂能力，降低混凝土出現(xiàn)裂縫的概率[3]。

2.2 混凝土施工過程中的溫度控制措施

2.2.1 設置測溫管。在公路橋梁工程的混凝土施工中，施工單位要加強對施工溫度的監(jiān)測，以便及時采取降溫或保溫措施，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。因此，施工單位應按照公路橋梁工程的實際混凝土澆注量和面積等，將混凝土構(gòu)件分為上、中、下三層，分別設置適當數(shù)量的測溫管，同時應按照施工要求定期檢測混凝土施工環(huán)境溫度和構(gòu)件內(nèi)部溫度，詳細記錄檢測結(jié)果。當發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件的內(nèi)外溫差超過25 oC時，應立即采取溫度控制措施，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫[4]。

2.2.2 合理選擇混凝土澆搗攤鋪工藝。在混凝土的澆注施工中，施工單位應根據(jù)實際情況采取連續(xù)推移澆注或者分層澆注方式，混凝土澆注應連續(xù)進行，以防出現(xiàn)裂縫。在混凝土的攤鋪施工中，人們應按照操作規(guī)范要求，嚴格控制攤鋪厚度。在采用泵送方式輸送混凝土時，攤鋪厚度應不超過60 cm;如果采用其他混凝土輸送方式，一般攤鋪厚度應不超過40 cm[5]。施工單位應根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，合理制定混凝土澆注施工流程，提高資源配置的合理性，確保各工序順利銜接。在完成混凝土澆注后，施工人員可以通過二次振搗來排出混凝土內(nèi)部的空氣和多余水分，以確?；炷翗?gòu)件強度能夠達到設計標準。

2.2.3 混凝土施工的降溫和保溫措施。在夏季或其他氣溫較高的條件下進行混凝土施工（制備、運輸以及澆注）時，施工單位應采取相應的溫度控制措施。例如，可以采取沖刷降溫措施，降低混凝土混合料中的砂石溫度。同時，可以設置遮陽棚，防止陽光直射導致混凝土升溫?；炷吝\輸期間，應嚴格控制運輸距離和時間，并對車廂采取遮陽降溫措施。

此外，施工人員應合理控制混凝土分層澆注的厚度，以便混凝土內(nèi)部熱量快速散發(fā)。在澆注混凝土時，應盡量選擇氣溫較低的夜間或早晚時段來進行施工，避開中午的高溫時段，盡可能降低混凝土的入模溫度，防止混凝土溫度裂縫的形成。

混凝土施工應盡量避開寒冷天氣，以防止混凝土內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生較強的拉應力，進而導致裂縫的形成。如果受施工工期等客觀條件限制，必須在氣溫較低的條件下進行公路橋梁工程的混凝土澆筑，施工人員應盡量縮短混凝土滯留在泵送管內(nèi)的時間，并要對混凝土的入模溫度加強檢測，以確保其超過5 oC，防止混凝土迅速降溫硬化而堵塞泵送管，對澆注作業(yè)的連續(xù)性產(chǎn)生不利影響[6-7]。此外，在冬季氣溫相對較低的條件下，混凝土初凝通常需要8～10 h，而終凝則需要12～14 h，因此施工人員必須準確控制抹面作業(yè)的開始時間，在初凝完成前應用木抹搓平2遍，再用鐵抹壓實1遍，有效防止混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)裂縫。施工單位還應合理控制拆模時間，防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)掉角、粘膜等問題。

2.3 混凝土養(yǎng)護過程中的溫度控制措施

2.3.1 合理選擇養(yǎng)護措施。在完成公路橋梁工程的混凝土澆注施工后，施工單位應根據(jù)環(huán)境溫度等采取相應的養(yǎng)護措施。當夏季溫度較高時，可以采取灑水養(yǎng)護方式。如果環(huán)境溫度較低，應及時用塑料薄膜或其他保溫材料覆蓋，進行保溫養(yǎng)護。

2.3.2 設置冷卻管進行降溫?；炷翗?gòu)件澆注完成后，其內(nèi)部會釋放大量熱量，使混凝土構(gòu)件出現(xiàn)明顯的溫度升高現(xiàn)象。夏季，環(huán)境溫度較高，混凝土溫度的上升更加明顯，難以及時進行降溫。為了防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生溫度裂縫，施工單位可以將冷卻管事先預埋在混凝土構(gòu)件內(nèi)部來進行降溫。當完成混凝土構(gòu)件澆注后，如果混凝土溫度由于熱量釋放而明顯上升，就可以開啟冷卻管閥門，利用冷卻管將水流導入混凝土構(gòu)件內(nèi)部，在短時間內(nèi)迅速降溫，然后通過冷卻管出口排出水流。施工時，應合理控制進水溫度和水流時速，一般來說，進水溫度應控制在10 oC以內(nèi)，而水流速度則應控制在1 500 L/h左右。同時，應合理選擇水口位置，防止水流排出時影響混凝土構(gòu)件其他部分。在完成混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護后，應及時采用注漿、真空壓漿等方式將冷卻管充填緊密，以確?；炷翗?gòu)件的強度和完整性等不受影響。

2.3.3 施工溫度較低時的保溫養(yǎng)護措施。冬季養(yǎng)護混凝土構(gòu)件時，在完成混凝土構(gòu)件的澆搗抹壓施工后，要及時將隔熱毯、塑料膜以及草簾等保溫材料覆蓋在混凝土構(gòu)件表面，保溫保濕，防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。要根據(jù)環(huán)境溫度的不同，調(diào)整保溫材料的覆蓋厚度，特別是對于混凝土構(gòu)件的棱、邊等部位，要重點進行保溫。另外，施工單位可以根據(jù)實際情況，采取蒸汽養(yǎng)護等方法，提高溫度控制效果。

2.4 改善混凝土構(gòu)件的約束條件

在公路橋梁工程的混凝土施工中，施工單位應合理設置伸縮縫，防止混凝土構(gòu)件由于熱脹冷縮產(chǎn)生溫度應力而造成混凝土裂縫[8-10]。同時，施工單位要加強對路基平整度的檢測，改善混凝土構(gòu)件的抗拉能力和強度，并提高施工工序安排的合理性，盡量減少公路橋梁側(cè)面構(gòu)件暴露在空氣中的時間，改善混凝土構(gòu)件的約束條件，這也是降低混凝土裂縫形成概率的重要途徑。此外，施工單位還應加強對公路橋梁工程的日常維護管理，及時發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫，并采取有效的治理養(yǎng)護措施，確保公路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性。

3 結(jié)論

目前，我國公路橋梁的混凝土施工技術(shù)相對成熟，積累了很多實踐經(jīng)驗。人們要進一步加大研究力度，深入分析混凝土構(gòu)件裂縫與施工溫度的關(guān)系，明確施工溫度控制的重要意義。公路橋梁工程的施工單位應充分了解工程所在區(qū)域的氣候特點和溫度變化等因素，提高混凝土配比設計的合理性，并按照設計標準控制混凝土混合料的性能和用量。在施工過程中，要嚴格遵守操作規(guī)范，科學選擇混凝土澆筑工藝，加強施工溫度監(jiān)測。同時，要做好混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護，避免產(chǎn)生裂縫，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性。

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