公路和桥梁混凝土的施工温度和裂缝防治措施

公路和桥梁混凝土的施工温度和裂缝防治措施

龚毅

湖南省高速公路集团有限公司

摘要：公路桥梁混凝土裂缝的产生与温度有内在的关系，在施工准备阶段应对混凝土配合比进行优化，严格控制水泥、水、砂等原材料的使用；施工阶段应注意及时采取各种降温措施，保证混凝土构件内外温差在25℃左右；在养护阶段，应根据工程规模的大小，选择合适的养护方法；此外，施工单位应密切关注工程现场气候特征和气温变化趋势，明确温度对混凝土开裂的影响，通过科学施工，保证公路桥梁混凝土结构的稳定和安全。

关键词：公路和桥梁；混凝土；施工温度；裂缝防治措施

引言

混凝土是公路桥梁建设的主体材料，其施工质量对整个工程的寿命及安全起着至关重要的作用。其中，温度与裂缝控制是最重要的两个因素。温度控制不当将引起混凝土硬化时体积变化不均匀，进而产生开裂。裂缝的出现不仅降低了结构的美感，而且还降低了结构的承载力和耐久性。因此，深入研究温度变化对混凝土裂缝形成的影响机理，进而提出有效的控制措施，对提高公路桥梁工程质量至关重要。

1.公路和桥梁混凝土施工温度控制策略

1.1.合理使用温度调节材料

采用调温材料对混凝土施工过程中的温度变化进行控制，防止裂缝的发生，具有重要意义。相变材料、温度控制纤维等材料可以吸收或释热，平衡内外温差。例如，相变材料可在混凝土硬化过程中释放预先储存的热量，减缓冷却速度，降低因温度突变而产生的应力裂纹等。另外，采用温度控制的纤维能够有效地提高混凝土的热膨胀性，减小因温度变化而引起的体积膨胀，从而有效地防止混凝土开裂。一项研究表明，采用温度控制材料后，混凝土结构的开裂率减少了30%左右。

工程实践中，如某特大桥，项目组采用温控砼，监测数据表明，砼内部温度波动降低近50%，温度应力开裂现象明显减少。这样既能保证工程质量，又能节约修补裂缝所带来的额外费用。因此，调温材料在公路桥梁工程建设中的应用，对提高工程质量及耐久性具有十分重要的意义。

1.2.合理采用温度控制技术

在公路、桥梁混凝土施工过程中，采用温度控制技术对防止或减少混凝土开裂具有重要意义。例如，利用温度敏感元件对混凝土内部及表面温度进行实时监测，可对温度应力进行准确预测，进而调整施工方案。此外，采用温度可控的混凝土掺合料（如缓凝剂、早强剂等），调控混凝土硬化速率，降低温度变化带来的不利影响。

1.3.精选公路和桥梁混凝土施工季节和时间

对公路、桥梁混凝土施工而言，选择合适的施工季节与施工时机是非常重要的。环境温度对混凝土固化过程有很大影响，温度过高或过低都会在混凝土中产生应力而产生裂缝。例如，夏季高温施工时，混凝土表层水分迅速流失，引起表内温差增大，从而导致温度裂缝的产生。已有研究表明，混凝土浇筑后温度降大于25℃时，会出现温度应力裂纹。因此，为了减小温度应力对混凝土的影响，建议选择春秋两季气温较温和、湿度较适中的时段施工。

另外，还要考虑到施工工期的合理安排。白天和晚上的温度都比较低，选择这几个时段浇筑混凝土，可以有效地降低温差。如某特大桥工程，在夏季施工期间，采用早晚两个时段进行浇筑，有效地减少了因高温而产生的裂缝。同时，施工队伍要根据天气预报，尽量避开高温天气，保证混凝土质量及结构稳定。

2.预防公路和桥梁混凝土裂缝施工措施

2.1.公路和桥梁采用预应力技术

预应力技术是防止混凝土开裂的一种重要措施，特别是在公路、桥梁等工程中得到了广泛的应用。预应力混凝土是一种在混凝土浇筑前对钢筋或预应力筋施加拉应力的方法，使其预先产生压应力，从而减小或防止混凝土开裂。

在设计阶段，利用有限元模型对不同工作状态下混凝土结构的应力分布进行预测，从而对预应力筋的布置及拉力进行优化。此外，预应力筋的选用及施工过程的精确控制对保证裂缝的控制效果至关重要。例如，通过对预应力筋张拉过程的精确控制，使张拉力控制在设计值的±1%以内，有效地降低了由于应力不均而引起的开裂问题。

为了保证预应力传递的有效、均匀，必须对施工过程进行严格的监测与调整。同时，为了及时发现和处理可能产生的裂缝，对预应力结构在后处理阶段应加强裂缝检测。虽然预应力技术可以有效地防止混凝土开裂，但是它的应用需要综合考虑费用和复杂程度。因此，在实际工程中，常常需要综合评价，并辅以温控、选材等其他措施，才能达到最好的防裂效果。

2.2.公路和桥梁施工过程中的裂缝控制

裂缝控制是混凝土工程质量控制的一个重要环节。混凝土裂缝的产生，不仅会影响建筑物的美观，而且会降低其承载力与耐久性。例如，温度应力导致的裂缝是混凝土硬化过程中普遍存在的问题，当温差过大时，混凝土内部将产生较大的应力，从而导致裂缝的产生。因此，施工时应按设计规范设置适当的伸缩缝，并利用温度传感器对混凝土内部温度变化进行实时监测，以保证温差不超过安全范围。

施工期间的作业也是非常重要的。在浇筑时，要保证混凝土的均匀性，防止局部温度过高或过快过冷。采用分层浇注、缓冷等措施可有效降低温度应力。预应力技术是又一种有效的防止裂缝的方法。预先设定的拉应力，可抵消混凝土硬化时产生的局部拉应力，减少裂缝的产生。将预应力技术应用于某住宅建筑工程中，使同一荷载作用下的裂缝宽度降低

40%，是一种行之有效的方法。同时，对裂缝进行合理的养护也是控制裂缝的重要环节。根据混凝土水化反应原理，适宜的水、温条件可使混凝土达到均匀硬化状态，降低因收缩不均引起的开裂。如使用保湿薄膜或蒸养等方法，可创造理想的养护环境，并能有效地抑制早期裂纹的产生。

2.3.结构性裂缝防治技术

结构裂缝的产生与工程设计，施工质量，材料性能等密切相关。在设计阶段，应保证结构设计的准确、合理，避免因设计不合理而产生应力集中而导致开裂。借助现代计算与仿真手段，可实现对结构性能的预测与优化，降低结构安全隐患。在施工过程中，要严格控制施工质量，预防结构裂缝的发生。这包括保证材料满足规范要求，正确执行浇注和振捣工序，并按规定时间进行养护。施工过程中任何一个环节的疏忽，都有可能导致结构性能不良，甚至产生裂缝。此外，加强施工过程中的质量监控，如对混凝土的强度、均匀性等进行定期检测也是不容忽视的一环。结构裂缝一旦发现，应及时采取加固修复措施，如注环氧树脂等，以恢复结构的完整性与功能。

3.结束语

综上所述，混凝土是公路桥梁建设中必不可少的一部分，它是由集料、水泥、外加剂、水等组成，刚性高、稳定性好，符合公路桥梁工程对耐久性的需求。然而，随着工程规模的不断扩大，温度对混凝土结构的影响越来越大，如果温度控制不当，混凝土结构将产生应力裂缝，从而影响到整个工程的稳定性与安全性。因此，在公路桥梁混凝土施工中，温度的控制是保证公路桥梁工程完整性的关键。

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