橋梁工程的施工溫度、裂縫的成因分析與控制

1、橋梁工程的施工溫度、裂縫的成因分析與控制 混凝土在工程建設(shè)中占有重要地位。在現(xiàn)場實際工作中反映出的問題也層出不窮，其中，以混凝土的裂縫較為普遍，幾乎無所不在。盡管我們在施工工藝過程中中實行了各種措施，但裂縫仍舊時有消失。究其緣由，主要是我們對混凝土溫度應(yīng)力的變化留意不夠是其中之一。在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。究其緣由主要在兩個方面：首先，在施工中混凝土經(jīng)常消失溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性；第二，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽略的影響。我們碰到的主要是橋梁施工中的溫度裂縫，因此本文僅試對橋梁施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一解析。 01、裂

2、縫的成因 混凝土產(chǎn)生裂縫有多種緣由，主要是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不勻稱性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形和基礎(chǔ)不勻稱沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷升高，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，因為受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部消失拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會消失裂縫。很多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生強烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的110左右

3、，短期加荷時的極限拉伸變形惟獨（0.61.0）104，長期加荷時的極限位伸變形也惟獨（1.22.0）104.因為原材料不勻稱，水灰比不穩(wěn)定，及運送和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不勻稱的，存在著很多抗拉能力很低，易于消失裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋擔(dān)當(dāng)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位倘若結(jié)構(gòu)內(nèi)消失了拉應(yīng)力，則須依賴混凝土自身擔(dān)當(dāng)。一般設(shè)計中均要求不消失拉應(yīng)力或者只消失很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此把握溫度應(yīng)

4、力的變化 對于舉行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。 02、溫度應(yīng)力的分析 按照溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段： （1）早期：自澆筑混凝土開頭至水泥放熱基本結(jié)束，一般約28天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。因為彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。 （2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應(yīng)力主要是因為混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。 （3）晚期：混凝土徹低冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩

5、種的殘余應(yīng)力相迭加。 按照溫度應(yīng)力引起的緣由可分為兩類： （1）自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或徹低靜止的結(jié)構(gòu)，倘若內(nèi)部溫度是非線性分布的，因為結(jié)構(gòu)本身相互約束而消失的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面消失拉應(yīng)力，在中間消失壓應(yīng)力。 （2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的所有或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。 這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。 要想按照已知的溫度精確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)狀況下，需要依賴模型實驗或數(shù)值 ?；炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當(dāng)大的松馳，

6、計算溫度應(yīng)力時，務(wù)必考慮徐變的影響，詳細計算這里就不再細述。 03、溫度的控制和防止裂縫的措施 （1）采用改善骨料級配，在混凝土中摻礦粉、粉煤灰等混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以削減混凝土中的水泥用量； （2）拌合混凝土?xí)r冬季應(yīng)加溫水或?qū)⒐橇媳?，而夏季宜冷卻骨料，以保障混凝土的澆筑溫度不至于過低扁高； （3）熱天澆筑混凝土?xí)r削減澆筑厚度，利用澆筑層面散熱； （4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫； 此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特殊是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是非常重要，應(yīng)特殊留意避開產(chǎn)生貫通裂縫，消失后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是非常困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫通

7、性裂縫的發(fā)生為主。 為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是削減開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實踐中提出其主要作用為： （1）混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年月就已被國際上所確認。 （2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量削減25。 （3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可削減15的水泥用量，其體積用增強骨料用量來補充。 04、混凝土的早期養(yǎng)護 實踐證實，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要緣由是溫度梯度造成，嚴寒地區(qū)的溫度驟降也簡單形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。 從溫度應(yīng)力觀點動身，保溫應(yīng)達到下述要求： （1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。 （2）防止混凝土超冷，應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。 05、結(jié)束語 以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系舉行了理論和實踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫