萬 團

中國葛洲壩集團第一工程有限公司

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，它對經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平的提高，提供了基礎(chǔ)保障，因此進一步加強對其的研究非常有必要。就目前的情況來看，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)注的重點問題，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段采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速100公里/小時，路基寬度33.5米。本工程段，起終點分別接仙桃段橋梁和嘉魚長江大橋引橋，全線均為正交橋梁，起止樁號K185+681～K195+641，路線全長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)力對混凝土造成的影響主要有兩個方面：①約束應(yīng)力，是由于結(jié)構(gòu)的個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)測混凝土溫度應(yīng)力，只有全方位掌握施工現(xiàn)場的具體情況、溫度以及混凝土配合比等種種信息才可實現(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配不當(dāng)，水量過多或過少，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，混凝土在澆筑的過程中，會產(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，會釋放內(nèi)部的熱量，內(nèi)外溫度差過大時，會在混凝土的表面產(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)部逐漸降溫的過程中，也會出現(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)生分為三個階段，分別是早期開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轉(zhuǎn)時期。其中，早期具有兩個特點，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 混凝土材料要嚴格把控

通過對溫度裂縫發(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，在實際配比中所采用的水泥強度要比設(shè)計混凝土強度高一個級別，如要配置C30的混凝土通常采用42.5的水泥進行配比。其次要做好對骨料的選擇，如粗骨料中要嚴格控制片石、針片石的數(shù)量，細骨料不能采用細砂，并且骨料的含泥量要少才能避免含水量過大，骨料的收縮性能也要小。

3.2 做好對溫度的控制

在公路橋梁建設(shè)過程中，加強對混凝土溫度的監(jiān)控，及時采取保護措施。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光暴曬的時候作業(yè)，避免混凝土的凝固受到影響，盡量運用水化熱較低的水泥來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)護制度，以7d為一個周期，前三天每隔4h灑水一次，后四天每隔6h灑水一次，養(yǎng)護過后要測試混凝土的強度，確?；炷凉こ痰馁|(zhì)量達到設(shè)計要求。

3.3 掌握施工技術(shù)要點

施工技術(shù)要點主要有：①采用分層連續(xù)澆筑方法時，應(yīng)當(dāng)盡可能地縮短上下兩層混凝土的澆筑間隔時間，并在前一層初凝前開始后一層的澆筑，最長澆筑間隔時間不得超過混凝土的初凝時間，如果由于特殊原因，澆筑時間超過了混凝土初凝時間，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600mm；如果采用非泵送的方式，則最大攤鋪厚度不得超過400mm。③為確保混凝土振搗均勻、密實，可采用二次振搗技術(shù)，即在達到振搗界限前對澆筑完畢的混凝土進行二次振搗，以提高混凝土的強度，增強其抗裂性，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裂，這樣可增加混凝土密實度，使其抗壓強度提升10%～20%.④采用泵送的方式澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)當(dāng)選用混凝土攪拌車運輸混凝土拌和料。運輸車的數(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在混凝土澆筑過程中，要及時清除其表面的泌水，這是因為泵送混凝土的水灰比較大，泌水相對較嚴重，如果清除不及時，會影響混凝土結(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

在對收縮裂縫進行防治時，必須要嚴格控制混凝土的水灰比。一般情況下選擇使用級配良好并且水化熱程度較低的水泥，同時還要嚴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。在進行澆筑工作之前，還要對模板和基層進行潤濕、振搗等一系列的工作；為了提升混凝土的抗拉強度以及密實程度，還要在混凝土初凝之后以及終凝之前進行二次抹壓，減少混凝土的收縮量；當(dāng)混凝土的澆筑全部完成后，還要開展養(yǎng)護工作，對混凝土進行覆蓋，進而保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)。

3.4.2 采取針對性措施處理超荷載裂縫

不要將過多的設(shè)備和建筑材料放在剛建成的公路橋梁上；要對施工人員進行定期的專業(yè)技能培訓(xùn)，使作業(yè)人員對結(jié)構(gòu)框架以及受力點能夠很好的掌握；對路橋的設(shè)計階段要提高重視，路橋的設(shè)計施工要根據(jù)路橋的功能性和積累的設(shè)計經(jīng)驗以及大量的數(shù)據(jù)運算進行設(shè)計，對施工流程不可以任意變更，對每一道施工工序都要認真對待，不可錯漏，對施工要求要嚴格遵守，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，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。同時也要保證混凝土結(jié)構(gòu)密實，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)合工程實際，比選合理的基礎(chǔ)處理方法。常見的基礎(chǔ)處理方法包括換填、強夯、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，就不會出現(xiàn)較大沉降問題，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，預(yù)防沉降裂縫。

3.5 合理的修補裂縫

即使在施工的過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處理裂縫，保障道路橋梁的安全性。首先是表面修補法，這種方法是目前普遍的使用方法，利用水泥漿的特性，在混凝土的表面進行涂抹，來修補裂縫，這種方法即能夠修補不同程度的裂縫，也不會影響混凝土的結(jié)構(gòu)和承載力，因此一直以來受到施工人員的追捧;其次是灌漿修補法，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，表面修補已經(jīng)不能夠從根本上改善道路橋梁的結(jié)構(gòu)強度，因此需要采用此法，灌漿修補法采用的主要的修補材料是水泥漿和環(huán)氧聚合物;最后是嵌縫修補法，這種方法是要將裂縫進行開槽，向槽內(nèi)填補材料，經(jīng)過壓實來修補裂縫，這種修補方法的成本較高，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，還存在著很大的問題，因此需進一步加強對其的研究，采取有效的措施進行優(yōu)化，從而確保工程的質(zhì)量，促進企業(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理與應(yīng)用方法研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.