公路桥梁混凝土施工温控和裂缝防治解析

万 团

中国葛洲坝集团第一工程有限公司

公路桥梁混凝土施工温控和裂缝防治解析

万 团

中国葛洲坝集团第一工程有限公司

公路桥梁是城市交通的枢纽，关系到千万市民的出行需求。公路桥梁工程是基础工程建设的重要组成部分，它对经济发展、人民生活水平的提高，提供了基础保障，因此进一步加强对其的研究非常有必要。就目前的情况来看，在公路与桥梁建设中，混凝土的施工温度控制与裂缝的防治是我们关注的重点问题，要做好混凝土的裂缝防治工作，就需要合理的控制混凝土施工温控，降低桥梁工程中混凝土裂缝的发生率，从而最大限度的提高公路桥梁工程的整体质量。本文根据武汉城市圈环线高速公路洪湖段的工程实例，分析了公路桥梁混凝土的施工温控和裂缝防治。

公路桥梁；混凝土；施工温控；裂缝防治

1、工程概况

武汉城市圈环线高速公路洪湖段是武汉城市圈环线高速公路的重要组成部分，洪湖东枢纽互通至终点段采用双向六车道高速公路标准建设，设计时速100公里/小时，路基宽度33.5米。本工程段，起终点分别接仙桃段桥梁和嘉鱼长江大桥引桥，全线均为正交桥梁，起止桩号K185+681～K195+641，路线全长9.960km。全线设特大桥4座，大桥1座，设互通式立交1处，服务区1处。由于武汉温度较高，施工中如如何做好混凝土温控，防治混凝土裂缝是桥梁施工的关键问题之一。

2、混凝土施工温度与裂缝因素探析

2.1 温度的应力的形成与影响

温度应力对混凝土造成的影响主要有两个方面：①约束应力，是由于结构的个别边界或全部边界受到外界因素的抑制，导致其不能任意变形而引发的应力，该种温度应力常与干缩应力相互结合而产生共同作用。施工人员要预测混凝土温度应力，只有全方位掌握施工现场的具体情况、温度以及混凝土配合比等种种信息才可实现。②自生应力，即结构边界缺乏任何制约力量，使得结构处于不稳固状态，在该种情况下，其内部发生的任何非线性分布都会由于结构自身力量相互制约而形成温度应力

2.2 温度裂缝成因

温度裂缝成因：一是水灰比及骨料级配不当，水量过多或过少，导致混凝土浇筑后，水分难以蒸发，或者水与水泥不贴合，热量难以释放，应力难以产生。待水分完全蒸发后，混凝土的结构脆弱，极易受到破坏;二是内外温度差异，混凝土在浇筑的过程中，会产生较高的热量，内部温度不断升高，产生应力。当浇筑完成后，会释放内部的热量，内外温度差过大时，会在混凝土的表面产生拉应力，当拉应力不断增加，便会使混凝土结构出现裂缝;混凝土内部逐渐降温的过程中，也会出现应力。在混凝土应力形成的前期和晚期，最容易出现裂缝。

2.3 温度应力分析

产生温度裂缝的主要原因是在于温度应力的产生，温度应力的产生分为三个阶段，分别是早期开始浇筑混凝土到水泥放热基本结束、中期水泥放热结束到混凝土冷却到稳定温度以及晚期混凝土完全冷却后的运转时期。其中，早期具有两个特点，即水泥放出大量的热以及混凝土弹性模量发生剧烈的变化，弹性模量的改变导致混凝土内会形成残余应力。而中期的温度应力主要由于混凝土的冷却以及外界环境的变化造成的，再此期间弹性模量的变化不大。晚期的温度应力主要是有外界温度变化所造成的，三个阶段的应力相互叠加从而造成温度裂缝。

3、公路桥梁混凝土的施工温控和裂缝防治

3.1 混凝土材料要严格把控

通过对温度裂缝发生的原因研究得出，混凝土的质量以及配合比是裂缝发生的关键因素。在工程建设中，为防止产生裂缝，通常都选取收缩性能较低的水泥，在实际配比中所采用的水泥强度要比设计混凝土强度高一个级别，如要配置C30的混凝土通常采用42.5的水泥进行配比。其次要做好对骨料的选择，如粗骨料中要严格控制片石、针片石的数量，细骨料不能采用细砂，并且骨料的含泥量要少才能避免含水量过大，骨料的收缩性能也要小。

3.2 做好对温度的控制

在公路桥梁建设过程中，加强对混凝土温度的监控，及时采取保护措施。由于混凝土中的水分在温度较高的情况下散失较快，因此要尽量减少在阳光暴晒的时候作业，避免混凝土的凝固受到影响，尽量运用水化热较低的水泥来缓解混凝土的水化热情况。在低温季节或昼夜温差大的地区，夜间要在混凝土表面覆盖保温膜，降低混凝土的内外温差。在混凝土施工后要制定洒水养护制度，以7d为一个周期，前三天每隔4h洒水一次，后四天每隔6h洒水一次，养护过后要测试混凝土的强度，确保混凝土工程的质量达到设计要求。

3.3 掌握施工技术要点

施工技术要点主要有：①采用分层连续浇筑方法时，应当尽可能地缩短上下两层混凝土的浇筑间隔时间，并在前一层初凝前开始后一层的浇筑，最长浇筑间隔时间不得超过混凝土的初凝时间，如果由于特殊原因，浇筑时间超过了混凝土初凝时间，则层面就必须按施工缝处理。②摊铺混凝土的厚度要按照所选用振捣器的作用深度及混凝土本身的和易性确定，如果采用泵送方式浇筑混凝土，则最大摊铺厚度不得超过600mm；如果采用非泵送的方式，则最大摊铺厚度不得超过400mm。③为确保混凝土振捣均匀、密实，可采用二次振捣技术，即在达到振捣界限前对浇筑完毕的混凝土进行二次振捣，以提高混凝土的强度，增强其抗裂性，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，避免因混凝土沉落而引起开裂，这样可增加混凝土密实度，使其抗压强度提升10%～20%.④采用泵送的方式浇筑混凝土时，应当选用混凝土搅拌车运输混凝土拌和料。运输车的数量必须满足混凝土连续浇筑的要求，不得因混凝土供应不上而造成连续浇筑中断。⑤在混凝土浇筑过程中，要及时清除其表面的泌水，这是因为泵送混凝土的水灰比较大，泌水相对较严重，如果清除不及时，会影响混凝土结构的质量。

3.4 裂缝防治

3.4.1 收缩裂缝的防治措施

在对收缩裂缝进行防治时，必须要严格控制混凝土的水灰比。一般情况下选择使用级配良好并且水化热程度较低的水泥，同时还要严格控制骨料的含泥量，这样做的目的是为了减少混凝土的砂率及其孔隙率。在进行浇筑工作之前，还要对模板和基层进行润湿、振捣等一系列的工作；为了提升混凝土的抗拉强度以及密实程度，还要在混凝土初凝之后以及终凝之前进行二次抹压，减少混凝土的收缩量；当混凝土的浇筑全部完成后，还要开展养护工作，对混凝土进行覆盖，进而保证混凝土表面始终处于湿润状态。

3.4.2 采取针对性措施处理超荷载裂缝

不要将过多的设备和建筑材料放在刚建成的公路桥梁上；要对施工人员进行定期的专业技能培训，使作业人员对结构框架以及受力点能够很好的掌握；对路桥的设计阶段要提高重视，路桥的设计施工要根据路桥的功能性和积累的设计经验以及大量的数据运算进行设计，对施工流程不可以任意变更，对每一道施工工序都要认真对待，不可错漏，对施工要求要严格遵守，从而防止路桥裂缝的发生。

3.4.3 预防冻胀裂缝的措施

公路桥梁冬季施工时，必须根据施工需要，采取有效的保温措施，保证混凝土结构表面的温度不低于5℃，防止混凝土结构早期受冻。同时也要保证混凝土结构密实，尽量降低构件之间的空隙，这样即使温度较低，结构也不会出现较大的膨胀现象，从而降低结构拉应力，避免出现冻胀裂缝。

3.4.4 预防沉降裂缝

根据工程的地质及水文情况，结合工程实际，比选合理的基础处理方法。常见的基础处理方法包括换填、强夯、堆载预压、高喷注浆、水泥搅拌桩、碎石桩、粉喷桩、挤密桩等。做好软土地基处理工作，保证地基处理效果，这样在公路桥梁施工后，就不会出现较大沉降问题，确保公路桥梁结构稳固，预防沉降裂缝。

3.5 合理的修补裂缝

即使在施工的过程中综合考虑各方面的因素，也避免不了砼裂缝的出现，因此需要采取有效的手段来处理裂缝，保障道路桥梁的安全性。首先是表面修补法，这种方法是目前普遍的使用方法，利用水泥浆的特性，在混凝土的表面进行涂抹，来修补裂缝，这种方法即能够修补不同程度的裂缝，也不会影响混凝土的结构和承载力，因此一直以来受到施工人员的追捧;其次是灌浆修补法，这种方法比较适合较深且已经影响道路桥梁的承载力和完整性的裂缝，表面修补已经不能够从根本上改善道路桥梁的结构强度，因此需要采用此法，灌浆修补法采用的主要的修补材料是水泥浆和环氧聚合物;最后是嵌缝修补法，这种方法是要将裂缝进行开槽，向槽内填补材料，经过压实来修补裂缝，这种修补方法的成本较高，但是效果与其他的方法相比更好，在外观上更加的平整、美观，因此能够更好的保障道路桥梁的外观质量。

总之，公路与桥梁建设是我国交通事业发展的关键，目前公路与桥梁混凝土施工的温度控制与裂缝防治方面，还存在着很大的问题，因此需进一步加强对其的研究，采取有效的措施进行优化，从而确保工程的质量，促进企业的发展。

[1]甘霖.谈混凝土的施工温度与裂缝[J].企业科技与发展，2013(13)：107～109.

[2]江昔平.大体积混凝土温度裂缝控制机理与应用方法研究[D].西安建筑科技大学，2013.