桥梁工程中混凝土施工的温度控制与裂缝分析

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1、桥梁工程中混凝土施工的温度控制与裂缝分析ConcreteTemperatureControlandCrackingAnalysisduringBridgeConstruction黄伟1黄志炜2（1、上海中星集团齐诚实业有限公司2002332、四川华西集团有限公司上海公司200233）【摘要】根据多年的施工经验和现场观察，并通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的技术措施等进行阐述。【关键词】桥梁工程混凝土温度压力裂缝控制【中图分类号】TU755.7

2、/文献编号B【文章编号】1004-1001（2009）12-1087-02混凝土在现代工程建设中占有重要的地位，但混凝土裂缝的发生却较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝任然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。1、裂缝原因的分析混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理、原材料不合格（如碱骨料反应）、模板变形、基础不均匀沉降等。由于混凝土中硬化期间水泥会放出大量水化热，逐使混凝土内

3、部温度不断上升，在表面引起拉应力。而后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面以引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，主要是外部环境条件变化所致。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆弱性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6~1.0）*104，长期加荷

4、时的极限拉伸变形也只有（1.2~2.0）*104，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇注过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低、易与出现裂缝的薄弱部位。一般在钢筋混凝中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。因此，在素混凝土内或钢筋混凝土上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则必须依靠混凝土自身承担。通常，在混凝土结构设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中，当混凝土由最高温度冷却到运作时期的稳定温度，往往都会在混凝土内部引起相当大

5、的拉应力。有时温度应力甚至可超过其他外荷载所引起的应力，所以，掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。2、温度应力的分析在混凝土施工中，温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：（1）早期：土开始至水泥放热基本结束，一般约30d。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化。这一时期在混凝土内形成残余应力。（2）中期：作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形

6、成的残余应力相叠加，在此期间混凝土上的弹性模量变化不大。（3）晚期：冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。由于混凝土的徐变使温度应力会有相当大的松弛，因此，在计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算在这里就不再赘述。3温度的控制和防止裂缝的措施为了防止裂缝，减缓混凝土受温度应力的影响，一般可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。3.1控制温

7、度的措施（1）采用改善鼓骨料级配，用于硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。（2）拌合混凝土时预先加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。（3）热天浇筑混凝土时要减小浇筑厚度，以利用浇筑层面散热。（4）在混凝土中预先埋设水管，浇筑混凝土是通入冷水降温。（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节应加强采取保温措施。3.2改善约束条件的措施（1）合理的分裂和分块（2）避免大

8、体积混凝土基础有过大起伏（3）合理地安排施工工序，避免过大的高差和混凝土构件侧面长期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的原材料和搅拌质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性的裂缝的发生为主。通常在混凝土的施工中，为了提高模块的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模，在构件表面会引起很大的拉应力，出现“