基于公路与桥梁施工中控制温度与裂缝问题的重要性分析

王国春

【摘要】公路与桥梁施工中，只有实现对温度与裂缝问题的有效控制才能够保证施工的质量，才能确保项目质量的标准程度。桥梁的施工需要综合考虑各方面的因素，在质量方面容不得有半点的差错。所以严格按照国家的规范及技术标准及时找出产生裂缝的原因并采取防治措施，才能保证公路的使用效率和正常运营。而在公路和桥梁工程建设中混凝土占有重要地位，由此产生的裂缝问题也比较普遍。有鉴于此，本文对公路与桥梁施工中的混凝土裂缝成因做了详细分析，并提出了相应的解决对策。

【关键词】公路施工；桥梁施工；温度控制；裂缝；

【中图分类号】TV544 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0231—01

目前对混凝土裂缝的成因和计算方法并没有统一的定论，但在具体的预防和改善措施方面还是比较统一的。桥梁工程的施工质量管理是一项系统的工程，要将工程引入到一个良性循环的轨道才能确保工程质量的有效实现。为了保证工程质量的有效实现，必须对工程项目进行质量和安全控制才能获得好的效益。混凝土的施工中，注重对温度与裂缝的分析，出现问题后及时进行分析并结合多种预防处理措施就能使得混凝土裂缝问题得到有效的避。

一、公路与桥梁施工中裂缝产生的原因分析

在公路与桥梁施工中，温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性以及结构的不合理和原材料的不合格等都可能造成混凝土裂缝的产生。在混凝土硬化期间期间，水泥会放出大量的水化热，加之内部温度的不断上升，就会在表面引起拉应力。后期在降温过程中受到基础或老混凝土的约束也会在混凝土内部出现拉应力。而气温的降低也会在混凝土表面产生拉应力，一旦这些拉应力超出了混凝土的抗裂能力就会造成裂缝的产生。另外，在混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢的时候，如果出现养护不周及就会使得表面因为干缩形变导致裂缝的产生。原材料的不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，导致在同一块混凝土中其抗拉强度的不均匀，易于出现裂缝的薄弱部位。钢筋混凝土中的拉应力是由钢筋承担的，混凝土只是承受压应力。而在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现了拉应力就需依靠混凝土自身来承担。一般的设计中都要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但是在施工中，我们发现混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，常常会在混凝土的内部引起很大的拉应力，甚至温度应力有时可超过其他外荷载所引起的应力，由此可见，要实现合理的结构设计和施工就必须解决公路与桥梁施工中的裂缝问题。

二、公路与桥梁施工中温度应力分析

1、温度应力的形成过程

温度应力的形成过程一般分为三个阶段。温度应力形成的早期由浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，在早期水泥放出大量的水化热，还会导致混凝土弹性模量的急剧变化，而弹性模量的变化在混凝土内就形成了残余应力。中期自水泥放热作用的基本结束到混凝土冷却到稳定温度结束，在这一时期，主要是由混凝土的冷却及外界气温的变化引起温度应力，而这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间，混凝土弹性模量的变化不大。晚期是指混凝土完全冷却以后的运转时期，温度应力主要是由外界的气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

2、温度应力形成的原因

一般把温度应力形成的原因分为两类。一是自生应力，就是边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性的分布形式，由于结构本身的互相约束就会出现温度应力。在桥梁的墩身方面，由于结构尺寸相对较大致使混凝土冷却时的表面温度较低，内部温度高，使得在表面出现拉应力，在中间出现压应力。约束应力就是指结构的全部或部分边界由于受到外界约束不能自由变形而引起的应力。在箱梁顶板混凝土和护栏混凝土中，这两种温度的应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。根据已知的温度准确分析出温度应力的分布和大小是一项非常复杂的工作，大多数情况下都需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变，致使温度应力有相当大的松驰，在计算温度应力时就必须考虑徐变的影响。

三、公路与桥梁施工中温度的控制和防止裂缝的对策分析

1、控制温度的措施

在公路与桥梁的施工中，实现温度控制的措施有很多。在拌和混凝土时还可以通过加水或用水将碎石冷却里降低混凝土的浇筑温度。在热天进行混凝土的浇筑要减小浇筑的厚度，以达到利用浇筑层面进行散热的目的。在混凝土中如果埋设水管，也可以采取通入冷水的方法来达到降温的效果。对施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节可以采取保温的措施来实现温度的控制。

2、改善约束条件的措施

约束条件的改善可以通过合理地分缝分块以及避免基础过大起伏来实现，还可以通过施工工序的合理安排来避免过大的高差和侧面的长期暴露。此外，改善混凝土的性能和提高抗裂能力，通过加强养护也能起到防止表面的干缩。为了提高模板的周转率，在混凝土的施工中往往要求新浇筑的混凝土尽早进行拆模。当遇有混凝土的温度高于气温时应适当考虑拆模时间，这样才能控制混凝土表面早期裂缝的产生。混凝土浇筑初期，表面由于水化热的散发而引起很大的拉应力，如果此时进行模板的拆除就会使得表面因为温度的骤降引起温度梯度。在表面如果附加一拉应力，与水化热应力进行叠加，再加上混凝土的干缩，表面的拉应力就会达到很大的数值导致裂缝的产生。如果模板在拆除后及时在表面覆盖泡沫海棉等轻型保温材料，就会有效的防止混凝土的表面产生过大的拉应力。

四、混凝土的早期养护问题分析

温度梯度是造成混凝土裂缝的主要原因，混凝土的裂缝多数是不同深度的表面裂缝。寒冷地区的温度骤降极易形成裂缝，由此可见对混凝土进行有效的保温能够防止表面的早期裂缝。从温度应力观点出发，应该防止混凝土内外温差及混凝土表面梯度的出现，以防止表面的裂缝。为了防止混凝土超冷应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土的使用期稳定温度。为了有效防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土问的约束。在混凝土的早期养护方面，主要的工作就是保证适宜的温湿条件来达到混凝土免受不利温湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。还能使水泥的水化作用顺利进行，达到设计的强度和抗裂能力。而适宜的温湿度条件又是相互关联的，所以对混凝土采取的保温措施也会有一定的保湿效果。混凝土浇筑后养护的关键就是最初几天，所以施工中应切实重视初期的养护工作。

结束语

公路桥梁的工程施工中，虽然采取了采取各种措施但裂缝仍然时有出现。在进行大体积混凝土的施工过程中，温度应力及温度控制是关键性的问题，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，这严重影响着结构的整体性和耐久性，由此可见，对结构的应力状态来水水温度的变化具有显著的影响。

参考文献

[1]JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面设计规范[S]

[2]雍本.特种混凝土的设计与施工[M].北京：中国建筑工业版社.1993