张莉
云南第二公路桥梁工程有限公司 云南省昆明 650000
摘要：随着工程建筑行业的飞速发展，现阶段桥梁施工较为频繁，在桥梁混凝土施工中，存在较为普遍的裂缝现象，因此，对于桥梁混凝土的施工温度及裂缝的控制显得至关重要，这一环节直接关系到桥梁施工的整体质量。本文对桥梁混凝土施工温度裂缝原因加以分析，探讨两者之间的关系，最后对加强桥梁混凝土施工温度控制及预防裂缝的方法途径加以阐述。
关键词：桥梁；混凝土；施工温度；裂缝；措施
在桥梁施工建设中，混凝土因为自身具备的独特优势，成为施工建设的主要原料，一方面混凝土施工能够充分体现坚固耐久的特点，另一方面又受自身条件的限制，容易导致裂缝产生。仔细探究混凝土裂缝的产生原因，施工时对混凝土的温度应力重视不足是重要因素。因此，需要我们对桥梁混凝土施工温度与裂缝加以探讨分析，总结规律，从而为桥梁施工质量的提高提供技术保障。
一、桥梁混凝土施工中裂缝形成原因
（一）裂缝原因分析
一般而言，混凝土裂缝的产生原因多种多样，但其中最为主要的一个原因是建筑施工阶段及后期阶段混凝土温度及湿度的动态变化。在温度及湿度这两种因素中，温度又是更为重要的一个因素。混凝土在性质上具有热胀冷缩的特点，因此，当内部结构及外部环境的温度有所变化时，混凝土在外形上会相应发生一定的变形。而在这一过程中，如果变形环节受到某种约束，那么在混凝土内部就会产生应力。当这种应力超出了混凝土具备的抗拉强度，温度裂缝也就随即产生。
由温度引发的混凝土裂缝，在特征上具有独特性，即裂缝与温度变化呈正相关，温度的升高或降低会带来混凝土的扩张或紧缩[1]。混凝土内部结构温度的升高，是由于混凝土中存在大量的水泥成分，水泥发生硬化反应时会释放水化热，从而引起混凝土温度的升高，进而在混凝土表面形成一定的拉应力。同理，在混凝土后期阶段的降温环节，受多种因素制约，在混凝土内部结构中也会有拉应力产生。在拉应力大小高于混凝土的抗拉能力时，就会导致裂缝产生。此外，虽然混凝土在内部结构的温度上浮动变化较小，但如果其表面的湿度产生较大的浮动时，如干湿度不一，混凝土表面干缩形变遭受内部结构的约束，也会引起裂缝现象。
（二）温度应力分析
如前所述，混凝土裂缝的产生主要受到温度应力的影响，而造成温度应力变化的原因又可分成两类。一类是由于混凝土自生应力所致，所谓自生应力是指在边界及结构上，混凝土处于无约束或静止状态，但混凝土内部温度在分布上表现出非线性特征，因而导致内部结构产生彼此约束，从而形成温度应力。另一类则是约束应力，主要由于混凝土在边界及结构上，不同程度地受外界因素的约束，从而导致混凝土在变形上无法自由，从而形成应力。
温度应力根据具体施工状况，虽然可以细分为两种，但归根结底，温度应力产生的最主要的原因，还是在建筑施工环节混凝土的内外部温度变化这一因素上。混凝土内部温度变化的原因，是在混凝土浇筑环节到水泥放热环节，会伴随出现两个特征，第一，水泥释放出水化热，且数量较大；第二，混凝土在弹性模量上产生剧烈变化，从而在混凝土结构内产生残余应力。混凝土外部温度应力主要是混凝土在冷却环节或外部温度动态变化方面所致，由于外部温度变化而产生的应力与混凝土残余应力会实现叠加效应，再加上此时混凝土在弹性模量上较为稳定，两相影响，会导致混凝土温度应力超出自身负荷，从而造成温度裂缝产生。
图一 混凝土约束应力和温度随时间变化曲线图
二、结合工程实例，总结桥梁混凝土裂缝的有效控制措施
在哈尔滨至齐齐哈尔的铁路建设中，因为施工条件及地形因素的限制，需要修剪桥梁，以贯穿施工难度较为复杂的区域。施工地点处于我国东北区，较为湿寒，在温度数值上夏天可达30℃以上，在晚间时又降至10℃以下，冬季时低温可达-30℃，由此计算出，该施工地区年度温差达到60℃。施工区域日照时间在夏季时日出时间为3点，日落时间为7点。
在施工过程中，箱梁在梁体部位及墩台部位，都出现了不同程度的混凝土裂缝。桥梁工程施工方总结施工流程，发现对施工区域的温差、日照状况、冻胀因素没有全面考虑，导致桥梁预应力孔道在进行灌浆施工后，沿管道方向产生了冻胀裂缝，并伴有构件裂纹、空鼓及剥落现象。地基在换填方面不够完善，引发荷载力不均匀，外加温差较大，日照时间过长，梁体在受热面积上无法做到均匀，从而致使梁体产生裂缝现象。
针对复杂的施工条件及地质环境，施工企业组织技术攻关组，结合施工实际情况，主要采用以下方式加以处理：对施工工艺加以优化，在浇筑厚度及浇筑时间上加以控制；根据施工环境温度，选用速凝型混凝土；在保持混凝土强度的基础上，合理优化混凝土配合比；在混凝土浇筑后采用土工布加以覆盖，并进行蒸汽养护和洒水养护；换填地基，提高地基荷载力。
由此可见，桥梁混凝土裂缝产生原因多种多样，根据这一工程案例，我们可以归纳总结出以下桥梁混凝土裂缝的有效控制措施。
（一）更新施工工艺
混凝土温度裂缝要得到有效控制，需要着力更新施工工艺，强化施工温度的控制。由于混凝土中的水泥成分会引起混凝土内部温度的变化，因此在配制施工混凝土时，要对骨料加以有效改良，可以适当使用添加剂，在桥梁施工中尽量以干硬性混凝土为主要施工原料，控制水泥成分在混凝土中的比重。
混凝土在进行拌合时，要有效冷却碎石，可以采用适当洒水的方式，以达到控制混凝土浇筑温度的目的。如在夏天进行施工活动，要在做好以上措施的前提下，在混凝土浇筑中要减少浇筑厚度，以便充分借助浇筑层面积范围，进行有效散热。当施工温度过高时，还可以在混凝土内部通过敷设水管的方式，对混凝土加以全面降温。
此外，要预防混凝土裂缝发生，早期的混凝土养护工作也至关重要。混凝土早期养护中，可以在混凝土的表面结构覆盖草席、麻袋等物体，定时适量地进行浇水，从而有效减少混凝土结构中的水分流失。在夏天进行施工时，尤其要注意对混凝土结构进行洒水养护，洒水时间要固定，使混凝土结构在温度上保持稳定，避免温度变化而引发裂缝产生。在冬天施工时，要做好混凝土结构的防冻措施，避免发生冻裂现象。
（二）强化温度控制
桥梁混凝土施工中，还要强化施工温度的控制。在温度控制及混凝土养护方案的制定上，要结合混凝土的原料配比及施工现场的环境温度、气候状况，确保桥梁混凝土施工时，其结构温度应力在施工工程的总体负荷范围之内，从而避免温度应力负荷过重而产生裂缝，制约影响桥梁施工质量水平。
混凝土温度控制过程中，施工人员可以在混凝土内部结构及外部表面建立温度控制测点、保温控制测点及后期养护控制测点，对这三个测点定时进行测量数据的收集，之后施工人员再予以整理，加以仔细分析，找出存在的问题，采取相应的防护改善措施[2]。通过严格的温度监控，保障混凝土不因温度超标而引起温度裂缝的产生。此外，对混凝土内外部的温度应力也要进行实时检测，确保两部分的温度应力都在混凝土结构可负荷区间范围内。
（三）改善混凝土配比结构，减少水泥水化热的挥发
混凝土原料配制中，水泥成分是重要组成部分，水泥在硬化阶段会释放出大量的水化热，从而为温度裂缝的产生提供了条件。因此，在混凝土配制环节，要降低水泥水化热的挥发，就要在混凝土配比结构上予以改善。水泥水化热受水泥品种的影响，取决于水泥的矿物构成、用量多少及放热速率，因而在水泥品种上，要优先选择低热水泥。此外，有关混凝土配制实验证明，每立方米的混凝土减少水泥用量10kg，其水化热温度就能降低1℃，因此，在桥梁混凝土施工中，在保障施工质量水平的前提下，可以通过合理降低水泥用量，来控制水泥水化热的发挥，从而抑制了温度裂缝产生的一个重要因素。
图二 桥梁C40混凝土配比结构表
（四）科学合理使用外加剂，提高混凝土耐久度
科学合理使用外加剂，也是提高混凝土工程质量，减少裂缝产生的重要措施。外加剂的使用具有几个方面的突出功效：第一，通过使用外加剂，如减水防裂剂，可以减少混凝土用水量约25%，从而减少水灰比对混凝土收缩的影响。第二，外加剂的使用能够减少水泥用量约15%，相应的水泥用量体积可由增加骨料用量的方式加以填充。第三，外加剂能够对水泥浆的稠度加以改善，也能够有效促进水泥浆和骨料之间的粘结，从而减少混凝土的沉缩变形，增强了抗裂性能。第四，对塑性收缩和干燥收缩具有突出功效，外加剂可以调节混凝土的缓凝时间，缓解由于水泥凝固不及时而引起的塑形收缩，同时，外加剂使用能够促进混凝土和易性，有效减少了混凝土水分流失，从而减少了混凝土干燥收缩。
（五）做好混凝土的养护工作
桥梁混凝土施工阶段完毕后，就要着手开展混凝土的养护工作，其中，混凝土早期养护尤为重要。浇筑早期的混凝土，在强度上较低，其抗变形能力较差，遇到不利的温度条件及湿度条件时，混凝土表面结构较易发生冷缩及干缩裂缝[3]。混凝土早期养护主要是通过保持混凝土适宜稳定的温度及湿度条件，一方面有效避免混凝土受到外界温度及湿度变化的影响，从而有效防止混凝土冷缩及干缩，另一方面又能够确保水泥水化过程的顺利实施，达到提高混凝土强度及抗裂性能的目的。
在施工环境较为寒冷的地区，在混凝土早期养护时，要注重对混凝土表面结构进行保温，避免外界温度急剧下降引发混凝土强烈的温差反应。此外，混凝土通过保温措施还能够取得保湿效果，因此，施工人员在混凝土初步成形后就要加盖相应的薄膜或草席等物品，并洒以适量的水分，使混凝土温度及湿度保持稳定，从而既有效减少裂缝产生，又提高混凝土施工质量。
结语
本文对桥梁混凝土施工温度与裂缝之间存在的关系加以了理论探讨，混凝土施工中虽然不可避免会产生裂缝，但可以通过相关的措施方法予以防范和有效降低，我们在混凝土施工中要不断观察总结相关的经验，不断优化改进施工工艺，探究混凝土施工裂缝防治的更为有效的方法途径，不断提高我国桥梁混凝土施工质量。
参考文献：
[1]董泽万.桥梁混凝土的施工温度与裂缝[J].城市建筑，2013，（24）：280.
[2]苏升林.公路与桥梁施工中混凝土温度应力控制与裂缝处理[J].房地产导刊，2014，（31）：310.
[3]王天存.施工温度对桥梁混凝土裂缝的影响[J].中国水运（下半月），2011，11（7）：221-222.
论文作者:张莉
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：混凝土论文; 温度论文; 裂缝论文; 应力论文; 桥梁论文; 水泥论文; 水化论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;