摘 要：本文以混凝土施工溫度與裂縫因素作為切入點(diǎn)，通過探討混凝土溫度應(yīng)力的形成與影響，裂縫發(fā)生的原因來分析施工過程中影響公路與橋梁結(jié)構(gòu)的主要因素，進(jìn)而提出如何在施工前準(zhǔn)備階段、施工階段以及養(yǎng)護(hù)階段做好混凝土施工溫度與裂縫防治工作，以期解決公路與橋梁工程在施工期間的混凝土裂縫問題，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的最大化。

關(guān)鍵詞：公路；橋梁；混凝土；施工；溫度；裂縫

前 言

公路與橋梁工程，又可簡(jiǎn)稱為路橋工程。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)全球化，路橋工程在促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮的作用也逐漸為人們所意識(shí)到，尤其是工程質(zhì)量更是成為人們鑒定路橋是否合格的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。一方面，路橋質(zhì)量代表著我國(guó)路橋工程的施工水平；另一方面，只有高質(zhì)量路橋才能承載我國(guó)日益龐大的交通通行量[1]；然而，目前路橋工程普遍在施工期間存在各種裂縫問題，盡管施工人員對(duì)此采取了諸多措施，效果仍不甚理想，究其原因，主要是由于對(duì)混凝土溫度應(yīng)力形成原因認(rèn)識(shí)不足，以及裂縫防治工作未做到位所致。基于混凝土在大多數(shù)工程施工中都占有著無可比擬的重要地位，接下來，筆者即結(jié)合自經(jīng)驗(yàn)，就如何解決這兩個(gè)問題展開探討，旨在為同行提供參考與借鑒。

1 混凝土施工溫度與裂縫因素探析

1.1 溫度的應(yīng)力的形成與影響

在混凝土當(dāng)中，溫度應(yīng)力的形成需要經(jīng)歷三個(gè)過程，分別是早期，從混凝土澆筑完成到放熱結(jié)束為止，一般需要30d，在此期間，水泥將釋放大量水化熱，致使混凝土彈性模量發(fā)生劇烈變化，進(jìn)而于內(nèi)部生成應(yīng)力；中期，從放熱結(jié)束到混凝土性質(zhì)穩(wěn)定為止，該時(shí)期混凝土彈性模量無明顯變化，但早期余下應(yīng)力與受溫差變化而產(chǎn)生的應(yīng)力將相互重疊[2]；晚期，從混凝土完全冷卻下來后開始，此階段出現(xiàn)的溫度應(yīng)力一般是因外界溫度變化過大所導(dǎo)致，且會(huì)與早期、中期應(yīng)力共同重疊。

溫度應(yīng)力對(duì)混凝土造成的影響主要有兩個(gè)方面：一是約束應(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)。二是自生應(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。

1.2 裂縫的發(fā)生原因

混凝土發(fā)生裂縫主要是由三個(gè)因素所引起，一是施工前準(zhǔn)備階段由于未重視混凝土配合比，使得混凝土不僅水灰比穩(wěn)定性不足，材質(zhì)不均勻，且還在澆筑期間發(fā)生離析現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土裂縫的發(fā)生；此外，在通常情況下，設(shè)計(jì)均會(huì)要求不出現(xiàn)或只能出現(xiàn)一點(diǎn)拉力，但在個(gè)別施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土內(nèi)部往往存在較大拉應(yīng)力，甚至超過其外部荷截的應(yīng)力，而混凝土一旦受到較長(zhǎng)時(shí)間的拉應(yīng)力，就不可避免會(huì)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。二是混凝土可受氣溫影響，若在澆筑與養(yǎng)護(hù)期間出現(xiàn)氣溫溫差過大情況，則極易在混凝土表面形成拉應(yīng)力，增加裂縫發(fā)生率；同時(shí)，混凝土在澆筑后會(huì)持續(xù)釋放水化熱，致內(nèi)部溫度升高，于表面形成拉應(yīng)力[3]，而在后期降溫階段，則會(huì)在內(nèi)部形成拉應(yīng)力，可見，若不做好澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作，同樣會(huì)加大混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)。三是沒有對(duì)混凝土材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格要求，不僅材質(zhì)呈脆性、不均勻性，且整體結(jié)構(gòu)也不合理，這種混凝土極易受內(nèi)外溫度與濕度的影響而產(chǎn)生裂縫。

2 混凝土的施工溫度與裂縫防治策略

2.1 施工前準(zhǔn)備階段混凝土原材料與配合比優(yōu)化對(duì)策

由上可知，混凝土在施工期間發(fā)生裂縫的常見因素是由原材料與配合比不合標(biāo)準(zhǔn)所致，因此，在施工前準(zhǔn)備階段應(yīng)采取以下措施以保證混凝土質(zhì)量。首先，在選用混凝土配合比材料前應(yīng)對(duì)工程的整體概況有大致了解，能夠掌握工程基本的設(shè)計(jì)要求以及工程對(duì)承載力的標(biāo)準(zhǔn)，而后再以這些信息為依據(jù)選擇適宜的混凝土配合比材料，其中特別要注意的是水泥品種與等級(jí)的選擇，若水泥等級(jí)過低，將會(huì)對(duì)混凝土的剛性與強(qiáng)度造成影響，進(jìn)而降低路橋工程質(zhì)量，而若水泥等級(jí)過高，則會(huì)由于在混凝土中釋放過量水化熱而令混凝土產(chǎn)生裂縫。此外，在選用砂石等原材料時(shí)也不可掉以輕心，確保工程中的所有材料都達(dá)到規(guī)定要求。其次，膨脹劑的選擇應(yīng)根據(jù)路橋工程的實(shí)際情況與混凝土配合比來決定，注意各個(gè)品種的膨脹劑可產(chǎn)生的膨脹效果及其摻料，從中選出最適于該工程的配置。其三，相關(guān)施工人員在施工前必須對(duì)補(bǔ)償收縮技術(shù)[4]有一定程度的了解，以保證該技術(shù)在施工期間中得到正確合理的運(yùn)用。

2.2 施工階段溫度控制對(duì)策

溫度控制不善是導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫的重要原因，為了避免施工階段形成溫度裂縫，需要實(shí)行下述措施。首先，在氣候炎熱的條件下實(shí)行路橋工程混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制澆筑厚度，以不超過50cm厚度為宜，以確?；炷翢岫饶茉诙虝r(shí)間內(nèi)經(jīng)由表面散去，同時(shí)，在澆筑第二層時(shí)必須注意澆筑速度，盡可能保證在第一段混凝土初凝前完成澆筑。其次，參考路橋工程混凝土澆筑面積，取一定數(shù)目測(cè)溫管分別置入混凝土上、中、下等3個(gè)部位，并規(guī)定混凝土內(nèi)外溫度檢測(cè)時(shí)間，通常情況下，1～4d時(shí)，每2h檢測(cè)一次，5～7d時(shí)，每4h檢測(cè)一次，8～15d時(shí)，每24h檢測(cè)一次，在對(duì)溫度做好觀察記錄的同時(shí)，要將路橋混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，如溫度呈上升趨勢(shì)，則需及時(shí)采取調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施來達(dá)到降低溫差的目的。其三，混凝土拆模不可任意實(shí)施，否則混凝土將因溫度驟變而受刺激，于表面形成拉應(yīng)力，為此，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況明確科學(xué)的拆模時(shí)間。其四，優(yōu)化保溫養(yǎng)護(hù)措施，澆筑完成后，取塑料薄膜先覆蓋一層，而后取厚度8～10cm左右、以鋸末填充的麻袋進(jìn)行中層覆蓋，最后取巖棉覆蓋1～2層，每層厚度10cm。其五，在炎熱氣候下，為防止路橋工程混凝土內(nèi)部水分因蒸發(fā)過快而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間暴露于日光下的混凝土實(shí)行灑水養(yǎng)護(hù)措施。此上述操作外，還可通過使用干硬性混凝土摻混合料[5]，添加塑化劑或引氣劑，減少水泥比例，或是在進(jìn)行混凝土攪拌工作時(shí)適當(dāng)加水冷卻碎石以降低澆筑溫度來減少裂縫風(fēng)險(xiǎn)，從而最大程度保證路橋工程施工階段混凝土質(zhì)量。

2.3 養(yǎng)護(hù)階段冷卻管降溫對(duì)策

由于混凝土硬化期間其內(nèi)部將釋放大量熱量致溫度升高，為此，可通過預(yù)先在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置冷卻管路，于澆筑完成后立刻開啟水流來達(dá)到降溫目的。通常情況下，進(jìn)水溫度為10℃以下時(shí)，水流時(shí)速應(yīng)為1500L/h，如進(jìn)水溫度偏高，則水流時(shí)速也應(yīng)適當(dāng)調(diào)快；同時(shí)，還應(yīng)合理設(shè)置冷卻水出口，確保冷卻管排水不會(huì)對(duì)施工部位產(chǎn)生不良影響，另外，為提高水利用率，在混凝土全部完成初凝后可根據(jù)情況對(duì)混凝土實(shí)施蓄水保溫養(yǎng)護(hù)措施。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，由于冷卻管為中空，若不采取任何措施將會(huì)對(duì)混凝土整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度造成影響，為此，可實(shí)施真空壓漿或注漿措施將空管填滿，從而使混凝土性能得到保證。

3 結(jié) 語

綜合上述，在路橋工程項(xiàng)目施工過程中，混凝土往往會(huì)受諸多因素影響而產(chǎn)生不同程度的裂縫問題，為此，要求施工人員必須改進(jìn)施工方式，密切關(guān)注混凝土在工程施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化原材料與配合比、嚴(yán)格控制施工溫度、注重養(yǎng)護(hù)期間降溫措施，從而將所有可能引發(fā)混凝土裂縫的因素都消除在萌芽階段，令工程質(zhì)量得到保障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的最大化。

參考文獻(xiàn)

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[4]李專輯.公路橋梁施工中混凝土裂縫的防治研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化.2013（08）：119～121.

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