公路與橋梁施工中混凝土溫度應力控制與裂縫處理

（深圳路橋工程有限公司，廣東 深圳 518003）

在公路、橋梁工程施工中，為了避免裂縫的出現，施工單位都特別注意施工工序、施工技術等內容，但是最終的大體積混凝土筑體還是會出現裂縫。在這其中最重要的原因就是因為在混凝土施工過程中的溫度變化狀況的掌握程度不夠到位，尤其是在大體積混凝土施工中，這種溫度原因所造成的裂縫是非常常見也是非常難以控制的，這種溫度裂縫的存在會影響到公路橋梁的整體耐久性，對于橋梁使用功能的發揮有著一定的影響，隨著時間的推移還會造成其它的工程病害。

一、混凝土裂縫主要原因分析

能夠導致混凝土裂縫產生的原因有很多種，可能是施工工序問題、可能是混凝土配合比問題、可能是技術人員的素質問題，但是，最重要的原因是混凝土施工過程中的溫度，在混凝土工程施工過程中，混凝土中的水泥在硬化過程中會釋放出大量的水化熱，混凝土筑體內部的溫度上升速度會比較快，在后期的降溫過程中，會導致拉應力的出現，如果所出現的拉應力超過了混凝土自身的承載能力時就會出現裂縫。除了混凝土自身所產生的溫度之外，還有施工過程中外部的環境溫度對混凝土的影響也是非常大的，外部溫度高低會導致混凝土內外部的濕度不同，外部的濕度與溫度變化的速度隨著環境的變化會很大，而內部溫度與濕度基本會保持在一個穩定變化的程度上，如果長期持續這樣就會出現混凝土裂縫，對于這種溫度原因最好的解決方式就是做好混凝土澆筑后的養護工作，降低內外部的溫差與濕差。

除了以上兩種最主要的原因之外，還有很多原因會導致混凝土裂縫的產生。因為混凝土自身就是一種脆性較高的材料，抗拉的強度要遠遠小于抗壓強度，大概在1/10左右，就算對其長期加荷其最大的伸長值也就在（1.2-2.0）×104，所以，說，如果長期對其進行拉應力就很容易會導致裂縫的出現。同時，混凝土質量控制之所以存在難點還在于混凝土在運輸過程中會出現“離析”，這一現象的存在就導致了雖然是同一塊混凝土筑體，但是，其也存在著抗拉力薄弱地區。

二、公路與橋梁混凝土的施工溫度因素分析

在公路與橋梁混凝土的施工過程中，溫度因素的產生和形成經歷了一個完整的形成過程，在這一形成過程中，導致裂縫產生的直接因素也是不同的，所以我們要對其進行逐個分析。

1 溫度應力的產生

混凝土中溫度應力的產生是需要經過三個階段，即早期、中期與晚期，溫度應力形成的不同時期，其所存在的反應以及特征都是不同的。第一，溫度應力形成早期。早期主要指的是從混凝土澆筑開始一直到水泥自身的放熱結束，這個過程所經歷的時間為一個月，在這一個月的時間里，混凝土會經歷放熱的過程和彈性模量變化的過程，這兩個過程的相互作用就導致了殘余應力的產生。第二，溫度應力形成中期。該時間段大致為混凝土自身放熱結束，到整個筑體的溫度下降到一個穩定值，這一時期混凝土的溫度應力并不是混凝土自身所造成的，大部分都是由外界的溫度環境所導致的，這種熱脹冷縮的應力同早期形成的殘余應力形成合力，增加了混凝土出現裂縫的可能，但是在這一時間段內，混凝土自身彈性模量基本保持在一個穩定值，也就是說，其不會再產生殘余應力。第三，溫度應力形成晚期。該階段主要是在公路橋梁混凝土筑體溫度完全穩定之后的運轉時期。在該時期內，最重要的溫度因素就是外界溫度變化，外界溫度變化所引起的溫度應力同早期和中期所形成的溫度應力共同造成了混凝土裂縫的產生。

2 溫度應力成因分析

溫度應力的成因可以從以下兩個方面來分析，第一，混凝土自身產生的應力。自生應力主要是指“邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如國內部溫度是非線性分布的，則會由于結構本身互相約束而出現溫度應力。”通常情況下，這種情況發生在橋梁的橋墩上，橋墩自身的尺寸比較大，在混泥土冷卻過程中，內外部溫差不同就會導致橋墩內部出現壓應力而橋墩的外部溫度高的地區就會出現拉應力。第二，混凝土約束應力。約束應力主要是指“結構的全部或者部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應力。”就比如橋梁施工中的護欄，就會由于外界受到約束而產生溫度應力。通常情況下，溫度應力同混凝土自身的干縮應力是共同作用的，要想通過準確的分析來判斷這種應力的存在位置是存在一定難度的，因此，在施工過程中需要施工人員對施工現場的實際狀況進行分析，環境溫度、混凝土的配合比等等都需要進行全面的掌握，這樣才能預測出混凝土溫度應力的狀況。

三、公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫處理方式研究

混凝土溫度應力的存在導致混凝土筑體出現裂縫的現象時常存在，這種問題的存在對公路橋梁施工單位的形象以及工程的施工質量都存在著不良影響，所以，在實際施工中要盡量采取有效措施，避免溫度應力的產生，杜絕出現裂縫。

1 控制混凝土的配合比

不同的公路與橋梁對混凝土配合比的要求是不同的，因此，在施工之前一定要對工程概況有一個整體上的了解，掌握公路橋梁承載力的要求，以及基本設計標準，這樣就可以根據這些標準來選擇混凝土配合比的材料，尤其是其中水泥等級的選擇，如果等級過高會引起大量的水化熱釋放，而如果等級過低會影響到公路橋梁的質量。同時，砂石等原材料的選擇也要慎重，最基本的是要符合我國相關規定對其的要求。在施工之前也要適當了解一下相關的“補償收縮技術”，從而確保在施工過程中能夠科學合理的運用。優化選擇膨脹劑的等級與標準，根據混凝土配合比以及公路橋梁施工的實際情況進行選擇，一定要通過試驗，在不同等級與品種當中選擇最合適的膨脹劑。

2 合理控制溫度應力

為了切實防止溫度裂縫的產生，在施工過程中可以對混凝土骨料的級配進行更改，用“干硬性混凝土產混合料，加引氣劑或塑化劑等”方式，還可以選擇減少水泥用量，或者在進行混凝土攪拌之前，對混凝土中的石料進行冷卻處理，降低混凝土內部的溫度。如果是在夏天溫度較高時進行施工要盡量降低施工厚度，充分利用混凝土表面進行散熱，分層澆筑時，要控制好第二層澆筑與第一層澆筑之間的時間。在澆筑完成之后還要做好后期的養生工作，這是防止干縮性裂縫產生的主要原因，通常選用的方式為對混凝土筑體進行灑水養生；選用合適的覆蓋物進行覆蓋避免太陽光的直接照射等等，根據工程的實際情況，還可以有針對性的選擇更適合的方式進行養生處理。拆模時間對于裂縫的產生也有一定的影響，通常連續性工程對模具的需求量較大，因此，在混凝土工程施工不長時間就需要進行拆模處理為后期的施工提供模具，但是，如果環境溫度過高，就需要重新考慮實際拆模的時間，避免混凝土的表面出現干縮裂縫。

結語

公路與橋梁工程施工中混凝土工程占有重要的比例，而混凝土工程最容易出現裂縫問題，對裂縫的控制相對也較難，這樣就影響了公路與橋梁工程的施工質量，因此，本文主要對公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫處理進行了簡要的研究，分析了溫度應力產生的原因以及過程并仔細研究了公路與橋梁混凝土的施工溫度與裂縫處理方式，還望對實際施工有所幫助。

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