公路与桥梁混凝土的施工温度与裂缝防治研究

牛富强

摘 要：公路桥梁是重要的交通基础设施，对于促进社会经济发展具有十分重要的作用，因此必须高度重视公路桥梁工程的施工质量。混凝土是公路桥梁工程的主要施工材料之一，但是混凝土由于自身的物化特点比较容易受到温度因素的影响而出现裂缝，这不仅直接关系到公路桥梁工程整体结构的完整性和稳定性，还会给公路桥梁的通行安全带来风险。因此，施工单位必须采取有效的裂缝防治措施，充分确保公路桥梁质量和安全。

关键词：公路桥梁;混凝土;施工温度;裂缝防治

中图分类号：U415.6;U445.57 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）02-0104-03

Abstract： Highway bridges are important transportation infrastructures and play a very important role in promoting socio-economic development. Therefore， great attention must be paid to the construction quality of highway bridges. Concrete is one of the main construction materials for highway bridge engineering. However， concrete is more susceptible to temperature and cracks due to its physical and chemical characteristics， which not only directly affects the integrity and stability of the overall structure of highway bridge engineering， but also gives The safety of road bridges poses risks. Therefore， the construction unit must take effective crack prevention measures to ensure the quality and safety of highway bridges.

Keywords： highway bridge;concrete;construction temperature;crack prevention

随着我国公路桥梁工程数量和规模的增加，路网覆盖范围不断扩大，人们对施工质量提出了更高的要求。混凝土作为公路桥梁工程施工中的重要施工材料，由于自身特性限制，比较容易受到施工温度等多种因素的影响而造成混凝土构件产生裂缝现象，不仅破坏公路桥梁工程整体结构的完整性，缩短工程的使用年限，也会导致公路桥梁的路用性能下降，给交通的安全性和畅通性带来不利影响。因此，施工单位必须充分认识混凝土构件产生温度裂缝的机理，并深入分析施工温度与裂缝形成之间的客观规律，采取有效的防治措施，尽量避免裂缝问题的出现，从而为公路桥梁工程整体结构安全性和稳固性提供可靠的保障，并促进我国路桥建设的健康发展。

1 公路与桥梁混凝土温度裂缝概述

1.1 公路与桥梁混凝土裂缝的主要类型

在公路桥梁工程的施工过程中，混凝土会受到施工温度等因素的影响而产生裂缝问题。在公路桥梁工程的大体积混凝土构件中，温度裂缝产生的概率更大，其宽度往往会超过0.2 mm。常见的温度裂缝主要包括混凝土構件表面裂缝、深层裂缝以及贯穿裂缝三大类。其中，表面裂缝大多在混凝土浇注完成后1 d左右出现，其主要呈现无规律的纵横交错分布特点[1]。在混凝土完成浇筑施工15 d左右，会出现平行分布的深层裂缝或者贯穿性裂缝。贯穿性裂缝方向与主筋平行，严重影响公路桥梁混凝土结构的安全性和稳固性，因此需要深入分析混凝土产生温度裂缝的原因。

1.2 公路与桥梁混凝土的施工温度对裂缝产生的影响

1.2.1 混凝土构件受温度应力影响而产生裂缝。温度应力是造成混凝土裂缝的重要因素，而产生温度应力的原因是混凝土在完成浇筑和散热的30 d内会有大量的水化热释放，这会严重影响混凝土构件的弹性模量，并产生较强的应力作用。混凝土散热的早期阶段，弹性模量的改变并不明显，但是随着温差变化的加大，应力作用日益明显。在温度应力的影响下，混凝土构件会出现变形现象，并在受到边界约束的情况下产生约束应力，进而形成裂缝[2]。此外，如果混凝土内部存在明显的非线性应力分布，其边界约束条件较差时，混凝土构件内部也会产生温度应力。

1.2.2 混凝土构件受水化热因素影响而产生裂缝。混凝土混合料中的水泥会产生大量的水化热，而水化热在释放过程中会造成混凝土构件温度的迅速升高。一旦水化热的散热不及时，且施工环境温度相对较低，就会使混凝土构件内外温差明显加大，导致产生裂缝。

1.2.3 混凝土构件受环境温度变化影响而产生裂缝。在公路桥梁工程的混凝土施工过程中，如果环境温度出现急剧变化，就会对混凝土构件产生较大的影响。当混凝土构件的应力作用加大且超过混凝土的抗拉能力时，混凝土就会出现裂缝。

2 公路与桥梁混凝土施工中的温度裂缝防治措施

2.1 合理控制混凝土和混合料配比

在公路桥梁工程的混凝土施工中，为了防止出现温度裂缝，应首先根据工程实际情况，提高混凝土混合料配比的合理性。在确定混凝土混合料成分和具体用量时，应充分了解工程建设的具体要求、公路桥梁结构的设计承载标准等指标，特别是在选择水泥型号时，既要确保混凝土的强度和刚度等性能达到施工要求，也要尽量减少水化热的产生量，采用低水化热的水泥来防止温度裂缝的产生。

当前，人们可以在混凝土混合料中添加适量外加剂，防止混凝土产生裂缝。混凝土外加剂的种类有很多，因此应按照混凝土施工要求，通过现场试验等方式来确定外加剂的类型和用量，以减少水泥的使用量，达到降低水化热、防止混凝土出现裂缝的目的。此外，可以根据公路桥梁工程的实际情况，将适量金属纤维添加在混凝土混合料中，提高其抗裂能力，降低混凝土出现裂缝的概率[3]。

2.2 混凝土施工过程中的温度控制措施

2.2.1 设置测温管。在公路桥梁工程的混凝土施工中，施工单位要加强对施工温度的监测，以便及时采取降温或保温措施，避免混凝土出现裂缝。因此，施工单位应按照公路桥梁工程的实际混凝土浇注量和面积等，将混凝土构件分为上、中、下三层，分别设置适当数量的测温管，同时应按照施工要求定期检测混凝土施工环境温度和构件内部温度，详细记录检测结果。当发现混凝土构件的内外温差超过25 oC时，应立即采取温度控制措施，以防止混凝土产生裂缝[4]。

2.2.2 合理选择混凝土浇捣摊铺工艺。在混凝土的浇注施工中，施工单位应根据实际情况采取连续推移浇注或者分层浇注方式，混凝土浇注应连续进行，以防出现裂缝。在混凝土的摊铺施工中，人们应按照操作规范要求，严格控制摊铺厚度。在采用泵送方式输送混凝土时，摊铺厚度应不超过60 cm;如果采用其他混凝土输送方式，一般摊铺厚度应不超过40 cm[5]。施工单位应根据施工现场的实际情况，合理制定混凝土浇注施工流程，提高资源配置的合理性，确保各工序顺利衔接。在完成混凝土浇注后，施工人员可以通过二次振捣来排出混凝土内部的空气和多余水分，以确保混凝土构件强度能够达到设计标准。

2.2.3 混凝土施工的降温和保温措施。在夏季或其他气温较高的条件下进行混凝土施工（制备、运输以及浇注）时，施工单位应采取相应的温度控制措施。例如，可以采取冲刷降温措施，降低混凝土混合料中的砂石温度。同时，可以设置遮阳棚，防止阳光直射导致混凝土升温。混凝土运输期间，应严格控制运输距离和时间，并对车厢采取遮阳降温措施。

此外，施工人员应合理控制混凝土分层浇注的厚度，以便混凝土内部热量快速散发。在浇注混凝土时，应尽量选择气温较低的夜间或早晚时段来进行施工，避开中午的高温时段，尽可能降低混凝土的入模温度，防止混凝土温度裂缝的形成。

混凝土施工应尽量避开寒冷天气，以防止混凝土内外温差较大而产生较强的拉应力，进而导致裂缝的形成。如果受施工工期等客观条件限制，必须在气温较低的条件下进行公路桥梁工程的混凝土浇筑，施工人员应尽量缩短混凝土滞留在泵送管内的时间，并要对混凝土的入模温度加强检测，以确保其超过5 oC，防止混凝土迅速降温硬化而堵塞泵送管，对浇注作业的连续性产生不利影响[6-7]。此外，在冬季气温相对较低的条件下，混凝土初凝通常需要8～10 h，而终凝则需要12～14 h，因此施工人员必须准确控制抹面作业的开始时间，在初凝完成前应用木抹搓平2遍，再用铁抹压实1遍，有效防止混凝土构件表面出现裂缝。施工单位还应合理控制拆模时间，防止混凝土构件出现掉角、粘膜等问题。

2.3 混凝土养护过程中的温度控制措施

2.3.1 合理选择养护措施。在完成公路桥梁工程的混凝土浇注施工后，施工单位应根据环境温度等采取相应的养护措施。当夏季温度较高时，可以采取洒水养护方式。如果环境温度较低，应及时用塑料薄膜或其他保温材料覆盖，进行保温养护。

2.3.2 设置冷却管进行降温。混凝土构件浇注完成后，其内部会释放大量热量，使混凝土构件出现明显的温度升高现象。夏季，环境温度较高，混凝土温度的上升更加明显，难以及时进行降温。为了防止混凝土构件产生温度裂缝，施工单位可以将冷却管事先预埋在混凝土构件内部来进行降温。当完成混凝土构件浇注后，如果混凝土温度由于热量释放而明显上升，就可以开启冷却管阀门，利用冷却管将水流导入混凝土构件内部，在短时间内迅速降温，然后通过冷却管出口排出水流。施工时，应合理控制进水温度和水流时速，一般来说，进水温度应控制在10 oC以内，而水流速度则应控制在1 500 L/h左右。同时，应合理选择水口位置，防止水流排出时影响混凝土构件其他部分。在完成混凝土构件的养护后，应及时采用注浆、真空压浆等方式将冷却管充填紧密，以确保混凝土构件的强度和完整性等不受影响。

2.3.3 施工温度较低时的保温养护措施。冬季养护混凝土构件时，在完成混凝土构件的浇捣抹压施工后，要及时将隔热毯、塑料膜以及草帘等保温材料覆盖在混凝土构件表面，保温保湿，防止混凝土构件产生裂缝。要根据环境温度的不同，调整保温材料的覆盖厚度，特别是对于混凝土构件的棱、边等部位，要重點进行保温。另外，施工单位可以根据实际情况，采取蒸汽养护等方法，提高温度控制效果。

2.4 改善混凝土构件的约束条件

在公路桥梁工程的混凝土施工中，施工单位应合理设置伸缩缝，防止混凝土构件由于热胀冷缩产生温度应力而造成混凝土裂缝[8-10]。同时，施工单位要加强对路基平整度的检测，改善混凝土构件的抗拉能力和强度，并提高施工工序安排的合理性，尽量减少公路桥梁侧面构件暴露在空气中的时间，改善混凝土构件的约束条件，这也是降低混凝土裂缝形成概率的重要途径。此外，施工单位还应加强对公路桥梁工程的日常维护管理，及时发现混凝土裂缝，并采取有效的治理养护措施，确保公路桥梁工程整体结构的安全性和稳固性。

3 结论

目前，我国公路桥梁的混凝土施工技术相对成熟，积累了很多实践经验。人们要进一步加大研究力度，深入分析混凝土构件裂缝与施工温度的关系，明确施工温度控制的重要意义。公路桥梁工程的施工单位应充分了解工程所在区域的气候特点和温度变化等因素，提高混凝土配比设计的合理性，并按照设计标准控制混凝土混合料的性能和用量。在施工过程中，要严格遵守操作规范，科学选择混凝土浇筑工艺，加强施工温度监测。同时，要做好混凝土构件的养护，避免产生裂缝，确保公路桥梁结构的安全性和稳固性。

参考文献：

[1]曹俊.公路与桥梁混凝土的施工温度与裂缝防治探析[J].住宅与房地产，2019（30）：169.

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[3]王君.公路与桥梁混凝土的施工温度控制与裂缝防治[J].北方交通，2017（11）：37-39.

[4]任今伟.试析公路与桥梁混凝土的施工温度与裂缝防治[J].绿色环保建材，2017（10）：117.

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[6]王海龙.公路桥梁混凝土施工温度及裂缝的防治措施浅析[J].建材与装饰，2017（11）：240-241.

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