桥梁混凝土裂缝的原材料及温度控制技术

桥梁混凝土裂缝的原材料及温度控制技术

稂合清

广东省长大公路工程有限公司

摘要：随着我国经济不断发展，建设了越来越多的桥梁，给人们的出行带来了便捷，同时在施工过程中也发现由于种种原因导致一些问题的出现。作为构成桥梁工程主要材料的混凝土，产生裂缝会对工程的整体质量造成影响。本文主要分析了影响混凝土裂缝的原材料与温度的原因，对此采取控制技术措施，以避免裂缝的产生。

关键词：桥梁；混凝土裂缝；原材料；温度；控制技术

随着城市化的加深，我国越来越重视交通事业的发展，当前桥梁使用的建筑材料通常都是钢筋混凝土，此材料具有其自身优势，但在施工过程中会受到自身和环境的影响，另外施工操作不当和桥梁自身结构的因素也会造成桥梁混凝土发生裂缝，对整体结构的安全性及稳定性带来影响，那么就需要采取相关控制手段来减少该问题的发生几率。

混凝土的裂缝常见的有两类：由于结构受外界荷载超过自身抵抗能力而产生的裂缝，称为荷载裂缝；由于混凝土水化反应过程中的体积收缩、温度变化导致温度应力超过混凝土容许力而产生的裂缝等，称为非荷载裂缝。对于不同的裂缝要分析产生的原因，并对其进行控制。从工程实践来看，主要是由温度等引起的非荷载裂缝。

1原材料的控制

混凝土一般通过粗细集料、水泥、水和外加剂等拌制而成。如果拌制混凝土的原材料质量不达标，那么硬化后的混凝土结构就容易产生裂缝。通过对这些影响混凝土性能的原材料从源头上进行把控，达到对裂缝的进行控制的目的。

1.1集料的控制

集料作为混凝土结构的支撑材料，对其性能有很大的影响。倘若采用不符合要求的特细砂，不仅会导致混凝土的工作性能很差，还会影响硬化后的混凝土性能。当砂石中有较高的云母含量时，骨料与水泥的粘结力会被降低，从而降低混凝土强度。若砂石含泥量较高，为保持水胶比不变，则需要更多水和水泥，但降低了混凝土的抗渗性和抗冻性。砂石当中硫化物会同水泥里铝酸三钙出现化学反应，使体积产生膨胀[2]。当集料中碱含量超标时，会引起碱骨料反应。集料中砂石不良的级配、较小的粒径以及较大的空隙率会造成水泥拌和水用量增加，对混凝土的强度造成影响，使其加快收缩。对集料的控制不光要从性能方面进行控制，在混凝土配比上也要合理计算级配，使之达到最佳效果。

1.2水泥的控制

水泥作为混凝土原材料中最主要的胶凝材料，对混凝土的质量起着至关重要的作用。如果水泥不具备合格的安定性能，水泥中的游离氧化钙含量超过标准，那么在其凝结时水化反应速度慢，在后续水化反应中，引起混凝土体积不均匀变化，会对硬化的水泥石造成影响，降低混凝土抗拉强度，从而易产生收缩裂缝。若是在出厂时水泥受潮、缺乏强度或过期，那么混凝土可能因缺乏强度而出现开裂。水泥中如果碱含量超标，另外骨料富含碱活性，那么容易出现碱骨料反应[1]。所以对进场的水泥要按规范要求进行质量把控，严禁使用不合格的水泥。

2温度裂缝产生原因

温度裂缝主要是由于水化反应过程中释放的大量水化热导致混凝土产生内外温度差，当温差超过一定范围时，形成的温度应力大于混凝土容许抗拉强度，裂缝就会出现。

混凝土本身有着热胀冷缩的特点，在结构内部或是外部环境的温度产生改变时，就会出现变形，如果变形受到制约，结构内部会出现应力，应力大于混凝土抗拉强度的情况下就会出现温度裂缝。例如一些跨径大的桥梁当中，温度应力甚至能够超过荷载应力。不同于别的裂缝，温度裂缝的特点是根据温度的改变合拢或者扩张[3]。除了混凝土自身温度，外界环境也会引起温度改变。

2.1水化热

在施工时期，大体积混凝土经过浇筑，胶凝材料发生水化反应放热，内部温度上升，而外界温度变化不大，由于内外温差相对比较大，导致温度裂缝出现。在施工过程中需要按照具体情况，尽可能使用水化热不高的水泥类型，并对水泥单位的用量合理限制，降低骨料的入模温度，从而减少内外温差，还可以使用循环冷却系统对内部进行散热，以及通过薄层连续浇筑使散热速度加快[4]。

2.2季节因素

不同的施工季节，外界环境温度不一样。夏季施工时，普遍气温较高，对于混凝土施工散热不利，特别是大体积混凝土。大体积混凝土内部温度高达六七十度，内外温差超过25℃时，混凝土就产生裂缝，甚至贯穿整个结构，对质量造成严重影响。

2.3暴晒

当桥墩侧面、桥面板或是主梁经过太阳的暴晒之后，温度要比别的位置高，且温度分布呈非线形。受本身约束的条件的影响，局部会出现较大的拉应力，从而产生裂缝。太阳暴晒也会使刚浇筑的混凝土表面水分蒸发过快，而内部水分还处于较多状态，从而使表面收缩，产生收缩裂缝。骤然降温以及日照都是温度裂缝产生的常见因素。

2.4养护方式

冬季气温降低，施工时要考虑混凝土的防冻措施，所以很多采用蒸汽养护方式来保证混凝土强度的提高。如果在冬季施工过程中没有根据混凝土特性按照相关要求进行施工以及蒸汽养护工作没有做到位，那么在混凝土忽冷忽热的的情况下，内外温度相差较大就会产生裂缝问题。

3温度裂缝的控制

3.1施工工艺

通过使用粉煤灰或矿渣粉等掺和料等方式使混凝土中水泥用量降低，混凝土拌合中采用水冷却从而减轻其混凝土的浇筑温度，温度过高的天气中进行混凝土浇筑工作时要将浇筑的厚度减低，采取浇筑层面散热，埋设水管于混凝土当中，添加冷水降低温度，拆模时间要合理，温度降低时需要对表面进行保温，防止混凝土表面温度快速改变，在施工当中对于长时间暴露的混凝土浇筑薄壁结构或是体表面，在气温较低的环境中使用适当的保温手段[5]。

3.2施工工序

浇筑混凝土时合理的分块，防止基础起伏过大，施工工序要根据实际情况合理安排，防止侧面长时间暴露于外。此外，还需要不断对混凝土的性能改善，使抗裂能力提升，避免表面干缩情况，尤其是需要注重混凝土的质量才能够更好地预防裂缝出现，防止出现贯穿裂缝，如果发生这种问题那么后续的恢复结构整体性较为困难，所以在施工过程当中主要避免贯穿性裂缝出现。

3.3温控

在大体积混凝土施工前，应先编制大体积混凝土施工方案，进行技术交底，从各个方面对影响温度裂缝的产生进行分析和控制。在混凝土浇筑过程中和浇筑完成后，安排专人对温度变化进行监控，随时排除可能出现的问题。

其一，降低入模温度，需要使混凝土浇筑的温度降低，可加冰水或是覆盖骨料使骨料温度降低，还可以在夜间温度最低的时候进行浇筑。其二，配合比设计的优化，合理使用掺和料替代水泥，减少水泥用量，采用低热水泥，降低水化反应的水化热。其三，在混凝土浇筑完成之后，为有利于混凝土散热，可采取钢模板或是采取分层浇筑的形式，通过冷风或冷水的形式起到降温效果。预埋冷却水管，通冷水使混凝土内部温度降低，降低内外温差。其四，实行分层浇筑，比如可降低浇筑厚度或者是长度，还可以通过改变交界面情况缩小约束体体积，浇筑两层混凝土的时间间隔要小于15天。其五，混凝土表面保护措施要完善，在完成浇筑之后，需要尽快采用砂、草帘等材料将其表面覆盖，再通过洒水养护，在冬天温度较低时，要使用相关保温手段，薄壁结构，适时增加拆模时间，能够起到缓慢降温的效果。其六，在对构件蒸汽养护时，对升温的速度要注意，每小时最好控制在10到15摄氏度之间。

4结语

我国当前桥梁施工当中最常使用到的材料就是混凝土材料，目前施工技术相对成熟，能够提升桥梁的结构强度，有着非常明显的优点，但是还需要不断对施工技术进行完善创新，进一步提高混凝土材料管理水平从而提高施工质量，进而能够更好地避免桥梁混凝土裂缝的出现，保障桥梁结构的耐久性以及安全性，推动我国建筑事业的稳定发展。展望未来，随着新材料、新技术和新工艺的出现，对混凝土裂缝的治理将从防、控、补三阶段，多方面进行全面把控，从而提高工程质量。

参考文献：

[1]李新华.桥梁混凝土裂缝的材料及温度控制技术[J].城市建设理论研究：电子版，2012（23）.

[2]雷琳.道路桥梁建设中混凝土裂缝控制技术的应用[J].山西建筑，2016，42（34）：158-159.

[3]曹凯.大体积混凝土施工中混凝土裂缝和温度的控制[J].建筑工程技术与设计，2014（16）：66-66.

[4]杨立财.大型桥梁承台大体积混凝土的温度控制技术研究[J].天津大学，2004.

[5]刘松.桥梁混凝土裂缝分析与控制技术[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（13）.