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        公路與橋梁施工中混凝土溫度應(yīng)力控制與裂縫處理

        2013-08-15 00:49:27
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2013年21期
        關(guān)鍵詞:公路橋梁裂縫

        (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(xiàn),施工單位都特別注意施工工序、施工技術(shù)等內(nèi)容,但是最終的大體積混凝土筑體還是會(huì)出現(xiàn)裂縫。在這其中最重要的原因就是因?yàn)樵诨炷潦┕み^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(huì)影響到公路橋梁的整體耐久性,對于橋梁使用功能的發(fā)揮有著一定的影響,隨著時(shí)間的推移還會(huì)造成其它的工程病害。

        一、混凝土裂縫主要原因分析

        能夠?qū)е禄炷亮芽p產(chǎn)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(shù)人員的素質(zhì)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(huì)釋放出大量的水化熱,混凝土筑體內(nèi)部的溫度上升速度會(huì)比較快,在后期的降溫過程中,會(huì)導(dǎo)致拉應(yīng)力的出現(xiàn),如果所出現(xiàn)的拉應(yīng)力超過了混凝土自身的承載能力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫。除了混凝土自身所產(chǎn)生的溫度之外,還有施工過程中外部的環(huán)境溫度對混凝土的影響也是非常大的,外部溫度高低會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部的濕度不同,外部的濕度與溫度變化的速度隨著環(huán)境的變化會(huì)很大,而內(nèi)部溫度與濕度基本會(huì)保持在一個(gè)穩(wěn)定變化的程度上,如果長期持續(xù)這樣就會(huì)出現(xiàn)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(yǎng)護(hù)工作,降低內(nèi)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(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。因?yàn)榛炷磷陨砭褪且环N脆性較高的材料,抗拉的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)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(jìn)行拉應(yīng)力就很容易會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。同時(shí),混凝土質(zhì)量控制之所以存在難點(diǎn)還在于混凝土在運(yùn)輸過程中會(huì)出現(xiàn)“離析”,這一現(xiàn)象的存在就導(dǎo)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(qū)。

        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(chǎn)生和形成經(jīng)歷了一個(gè)完整的形成過程,在這一形成過程中,導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的直接因素也是不同的,所以我們要對其進(jìn)行逐個(gè)分析。

        1 溫度應(yīng)力的產(chǎn)生

        混凝土中溫度應(yīng)力的產(chǎn)生是需要經(jīng)過三個(gè)階段,即早期、中期與晚期,溫度應(yīng)力形成的不同時(shí)期,其所存在的反應(yīng)以及特征都是不同的。第一,溫度應(yīng)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(jié)束,這個(gè)過程所經(jīng)歷的時(shí)間為一個(gè)月,在這一個(gè)月的時(shí)間里,混凝土?xí)?jīng)歷放熱的過程和彈性模量變化的過程,這兩個(gè)過程的相互作用就導(dǎo)致了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。第二,溫度應(yīng)力形成中期。該時(shí)間段大致為混凝土自身放熱結(jié)束,到整個(gè)筑體的溫度下降到一個(gè)穩(wěn)定值,這一時(shí)期混凝土的溫度應(yīng)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(huán)境所導(dǎo)致的,這種熱脹冷縮的應(yīng)力同早期形成的殘余應(yīng)力形成合力,增加了混凝土出現(xiàn)裂縫的可能,但是在這一時(shí)間段內(nèi),混凝土自身彈性模量基本保持在一個(gè)穩(wěn)定值,也就是說,其不會(huì)再產(chǎn)生殘余應(yīng)力。第三,溫度應(yīng)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(wěn)定之后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。在該時(shí)期內(nèi),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(yīng)力同早期和中期所形成的溫度應(yīng)力共同造成了混凝土裂縫的產(chǎn)生。

        2 溫度應(yīng)力成因分析

        溫度應(yīng)力的成因可以從以下兩個(gè)方面來分析,第一,混凝土自身產(chǎn)生的應(yīng)力。自生應(yīng)力主要是指“邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如國內(nèi)部溫度是非線性分布的,則會(huì)由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)溫度應(yīng)力?!蓖ǔG闆r下,這種情況發(fā)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(nèi)外部溫差不同就會(huì)導(dǎo)致橋墩內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力而橋墩的外部溫度高的地區(qū)就會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。第二,混凝土約束應(yīng)力。約束應(yīng)力主要是指“結(jié)構(gòu)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(yīng)力?!本捅热鐦蛄菏┕ぶ械淖o(hù)欄,就會(huì)由于外界受到約束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。通常情況下,溫度應(yīng)力同混凝土自身的干縮應(yīng)力是共同作用的,要想通過準(zhǔn)確的分析來判斷這種應(yīng)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(xiàn)場的實(shí)際狀況進(jìn)行分析,環(huán)境溫度、混凝土的配合比等等都需要進(jìn)行全面的掌握,這樣才能預(yù)測出混凝土溫度應(yīng)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(yīng)力的存在導(dǎo)致混凝土筑體出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象時(shí)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(zhì)量都存在著不良影響,所以,在實(shí)際施工中要盡量采取有效措施,避免溫度應(yīng)力的產(chǎn)生,杜絕出現(xiàn)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(gè)整體上的了解,掌握公路橋梁承載力的要求,以及基本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),這樣就可以根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)來選擇混凝土配合比的材料,尤其是其中水泥等級(jí)的選擇,如果等級(jí)過高會(huì)引起大量的水化熱釋放,而如果等級(jí)過低會(huì)影響到公路橋梁的質(zhì)量。同時(shí),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(guān)規(guī)定對其的要求。在施工之前也要適當(dāng)了解一下相關(guān)的“補(bǔ)償收縮技術(shù)”,從而確保在施工過程中能夠科學(xué)合理的運(yùn)用。優(yōu)化選擇膨脹劑的等級(jí)與標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)混凝土配合比以及公路橋梁施工的實(shí)際情況進(jìn)行選擇,一定要通過試驗(yàn),在不同等級(jí)與品種當(dāng)中選擇最合適的膨脹劑。

        2 合理控制溫度應(yīng)力

        為了切實(shí)防止溫度裂縫的產(chǎn)生,在施工過程中可以對混凝土骨料的級(jí)配進(jìn)行更改,用“干硬性混凝土產(chǎn)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(jìn)行混凝土攪拌之前,對混凝土中的石料進(jìn)行冷卻處理,降低混凝土內(nèi)部的溫度。如果是在夏天溫度較高時(shí)進(jìn)行施工要盡量降低施工厚度,充分利用混凝土表面進(jìn)行散熱,分層澆筑時(shí),要控制好第二層澆筑與第一層澆筑之間的時(shí)間。在澆筑完成之后還要做好后期的養(yǎng)生工作,這是防止干縮性裂縫產(chǎn)生的主要原因,通常選用的方式為對混凝土筑體進(jìn)行灑水養(yǎng)生;選用合適的覆蓋物進(jìn)行覆蓋避免太陽光的直接照射等等,根據(jù)工程的實(shí)際情況,還可以有針對性的選擇更適合的方式進(jìn)行養(yǎng)生處理。拆模時(shí)間對于裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響,通常連續(xù)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(shí)間就需要進(jìn)行拆模處理為后期的施工提供模具,但是,如果環(huán)境溫度過高,就需要重新考慮實(shí)際拆模的時(shí)間,避免混凝土的表面出現(xiàn)干縮裂縫。

        結(jié)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(xiàn)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(zhì)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(jìn)行了簡要的研究,分析了溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因以及過程并仔細(xì)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(shí)際施工有所幫助。

        [1]王蔚,陳燈旺.橋梁混凝土施工裂縫原因分析及預(yù)防措施[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè),2008(16).

        [2]王興山.小議公路橋梁混凝土施工裂縫與質(zhì)量控制[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(28) .

        [3]唐濤.混凝土裂縫的成因、預(yù)防措施及處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(27).

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