沈應祥
(重慶海特建設工程有限公司西寧分公司)
溫度裂縫是公路橋梁工程混凝土裂縫的主要產(chǎn)生原因之一。混凝土與其他物質一樣具有熱脹冷縮的性質,當混凝土受外部外部環(huán)境或內部因素的影響產(chǎn)生溫度變化時,若受到外部結構的約束,就會在混凝土內部產(chǎn)生影響的應力,當內部用力大于混凝土構件的抗拉強度時,就產(chǎn)生了溫度裂縫。
若混凝土受到不當?shù)撵o力荷載、動力荷載或次應力頻繁荷載時,會造成混凝土表面裂縫。這種裂縫通常包括以下幾種:彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應力裂縫。以上各種荷載裂縫的產(chǎn)生原因與表現(xiàn)形式、產(chǎn)生部位均有所差異,通常發(fā)生在橋梁受拉力、剪應力較大以及振動較為顯著的部位,對公路橋梁穩(wěn)定性與耐久性有著較大的危害。
當氣溫低于零度時,混凝土內部水分會產(chǎn)生凝結現(xiàn)象,當游離態(tài)的水變成固態(tài)的水時,其體積會產(chǎn)生膨脹,膨脹幅度大約在10%左右,水的膨脹會造成膨脹應力,對混凝土構件產(chǎn)生不利的影響。此外,混凝土內部凝膠孔中的水分會因凝固而產(chǎn)生轉移與重新排列,進而造成滲透壓,滲透壓作用下混凝土內部膨脹應力會進一步增大,造成混凝土強度下降并產(chǎn)生裂縫。凍脹裂縫通常發(fā)生在混凝土初凝階段,通常會對混凝土構件的穩(wěn)定性、安全性與外觀質量造成嚴重的影響,會使混凝土凝固后的強度減少30% ~50%,因而在環(huán)境溫度較低時,公路橋梁施工中應格外注意混凝土構件的保溫工作。
公路橋梁混凝土施工的主要材料包括水泥、粗骨料、細骨料、水、外加劑等等。若混合料原材料質量不合格,會嚴重影響混凝土機構的施工質量。例如,若所選砂石粒徑太大或太小、配率不良、會導致混凝土材料空隙率過大進而導致水泥和攪拌水的用量增加,進而使混凝土凝固過程中水化熱增大,從而降低混凝土結構強度,造成裂縫的產(chǎn)生;如果混凝土材料中砂石中云母等礦物質的含量超標,會直接減弱水泥和骨料物質的粘結力,并降低混凝土的強度;如果所采用的砂石中泥的含量偏高,會使拌合過程中水的用量增加,直接影響混凝土的強度、抗?jié)B性、抗凍性;如果混凝土材料中的有機質含量偏高,會造成混凝土硬化時間延長,影響混凝土強度,引發(fā)早期裂縫。
(1)通過降低拌合水溫度、使用冰水拌合等措施降低混凝土的澆注溫度,減少混凝土內外溫差,進而避免溫度裂縫的產(chǎn)生。(2)在炎熱的夏季進行混凝土施工時,混凝土應分層澆注,并應嚴格控制混凝土的澆注厚度,減小澆注厚度以促進混凝土結構散熱。(3)安裝循環(huán)水管,通過水循環(huán)帶走混凝土內部熱量,以降低混凝土構件內部溫度,減少混凝土內外溫差,以減少溫度裂縫的產(chǎn)生。(4)嚴格控制混凝土入模溫度,對于體積較大的混凝土構件澆注,應盡量避免在炎熱的夏季施工,如必須在夏季施工,應采取一定的遮擋措施,避免混凝土因遭受暴曬而溫度升高,此外,采用冰水進行拌合也是降低混凝土入模溫度的重要途徑之一。(5)嚴格控制混凝土拆模時間,若拆模時遇到氣溫驟降的情況,應對混凝土采取有效的保溫措施,以避免混凝土內外溫差急劇增大而引發(fā)的溫度裂縫,此外,應結合混凝土內外溫差情況靈活調整拆模時間,以避免早期裂縫的產(chǎn)生。
公路橋梁建設過程中,各種動、靜荷載是不確定的,為了做好裂縫的防治應采用概率統(tǒng)計的方式,結合數(shù)值計算模型,找出混凝土構件荷載的上限和下限。施工過程中應加強施工現(xiàn)場管理,嚴禁違規(guī)堆放機械設備和材料等,避免因荷載超標造成混凝土裂縫。此外,做好交通管制,禁止車輛在混凝土構件尚未達到設計強度前通行,也是避免混凝土早期裂縫的重要途徑。
(1)防止混凝土因內外溫差而產(chǎn)生溫度梯度。(2)應保證混凝土在施工期間的溫度不小于其在正常使用期間的穩(wěn)定溫度。(3)避免因混凝土結構溫度過低而造成內部水分凝固的現(xiàn)象。
近年來,公路橋梁建設單位面臨的時常競爭日趨激烈,如何節(jié)約成本成為每個工程施工中十分關心的問題,有些工程為追求經(jīng)濟效益采用價格低、質量不過關的原材料,對混凝土結構施工質量造成極大的威脅。為避免這一問題,施工單位應嚴把材料質量關,采購前對供貨廠商的從業(yè)資質與生產(chǎn)、供貨能力進行嚴格審查,確保原材料質量過關,并對進場的鋼筋、混凝土原材料進行嚴格驗收,對混凝土配合比進行試驗檢,從而有效保證混凝土構件施工質量。
綜上所述,由于受原材料質量、配合比科學性、施工操作規(guī)范性、養(yǎng)護工作全面性等多方面因素影響,公路橋梁混凝土裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可完全避免的,但強化對混凝土裂縫類型及產(chǎn)生原因的研究,并采取科學的應對措施,就能有效減輕混凝土裂縫的危害程度和減小混凝土裂縫的數(shù)量。因此,在公路橋梁施工過程中,應結合工程設計要求、施工條件、氣候環(huán)境等通過嚴格控制材料質量、優(yōu)化配合比、規(guī)范施工和全面養(yǎng)護等途徑減少各類混凝土裂縫的產(chǎn)生,從而有效保證公路橋梁工程施工質量。
[1]郭登科.高速公路橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因級防治措施[J].橋梁隧道與工程,2012,(12):94-97.
[2]徐曉偉.公路橋梁混凝土裂縫成因及防治措施研究[J].現(xiàn)代商貿工業(yè),2013,(11):195-196.
[3]陳水君.公路橋梁施工混凝土裂縫成因及防治措施[J].交通標準化,2012,(19):72-74.
[4]閆彤林.公路橋梁施工混凝土裂縫分析及防治措施[J].交通世界,2012,(13):248-249.