浅析温度对桥梁混凝土裂缝的影响及对策

关键词：温度作用桥梁混凝土裂缝 

　　混凝土结构由于有较好的和易性及与钢筋相近的线膨胀系数，其在工程中得到广泛的应用。但在其使用过程中裂缝却随处可见，其不仅影响结构的美观，同时对结构的抗渗性及耐久性有很大的损害。 

　　1 温度裂缝产生机理及特征 

　　混凝土在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。水化热大多聚积在混凝土内部，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得结构内外出现较大的温差，当内外温差≥25℃左右时，由于内外热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在如今泵送混凝土已成为主流的时代，给工程的施工带来巨大的时间效益。但是，由于其中大量使用的胶凝材料产生大量的水化热，也加剧了混凝土裂缝的出现。 

　　混凝土变形随温差而变化，一般发生在混凝土结硬一直到构件使用期间。其影响因素有季节温差，内外温差和日照温差。走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错形成表面的网裂现象；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。 

　　2 混凝土温度裂缝的控制 

　　2.1 结构设计方面 

　　在桥梁的设计阶段，桥梁工程师应该从构造方面对梁体的配筋加以控制。在不影响或较小的影响施工的前提下尽量减小构造钢筋直径、加密钢筋间距；在梁厂预制时采用中低强度混凝土，尽量利用混凝土后期强度（60d或90d），以便延迟温度峰值。因为大体积混凝土充分利用混凝土60天或90天强度，可较大幅度地减低水泥用量，降低混凝土水化热，又比较经济，降低混凝土成本。 

　　2.2 混凝土配合比方面 

　　为了有效控制裂缝，降低混凝土内部水化热、减小内外温差可对原材料选取加以控制。水泥：优先采用收缩性小、高标号的42.5R普通硅酸盐水泥，并且在保证强度的基础上尽量减少水泥用量。在满足设计和混凝土可泵性的前提下，42.5R普通硅酸盐水泥用量控制在360kg/m3 左右，以便从根本上降低混凝土最高温升，从而降低混凝土所受的内部应力。 

　　骨料：选用5-31.5mm连续级配碎石，含泥量1.0%以下，泥块含量为0.3%以下，针片状含量为5.7%以下。按照国家标准GB50204-2002验收标准，选用中砂，细度模数为2.6，含泥量1.2%以下，泥块含量为0.5%以下，并且在满足混凝土和易性的前提下尽量降低砂率。 

　　外加剂：可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂等等。特别是膨胀剂：选用PNC膨胀剂，掺量8%等量代表水泥，即可以降低水泥用量降低水化热，而且可以补偿混凝土收缩产生自应力，抵消结构由于干缩、冷缩、化学收缩产生的拉应力，从而防止或减少收缩裂缝的出现，使混凝土更加致密，提高混凝土的抗渗性。另外外加剂中的糖钙成分能提高混凝土的和易性；使用水量减少20％左右；水灰比可控制在0.55以下；初凝延长到5h左右,有效降低混凝土前期收缩。 

　　2.3 施工阶段加以控制 

　　混凝土坍落度的大小，取决于混凝土拌和时用水量的多少，与水灰比成正比，水灰比是混凝土拌和时影响强度的关键指标，因此为不影响混凝土强度，防止混凝土产生裂缝，保证混凝土防渗开裂，并且在施工中保证良好的施工性能，必须严格控制生产混凝土的坍落度。根据施工经验，混凝土配合比设计时施工坍落度确定为120±20mm左右，水灰比为0.55。南方地区的雨水量较大，砂石中含水率又不固定，所以在生产混凝土拌合物时，要随时测定混凝土坍落度，严格控制坍落度上限。 

　　在夏季施工，应采取人工措施降低入模温度；在冬季，可以在混凝土搅拌前对原材料进行预热。设置测温孔随时了解混凝土中心温度与混凝土结构物表面温度之差，用测试的温度来指导养护保温，可在大体积混凝土是加入冷却管控制混凝土内的温度，并及时调节混凝土表面温度，防止混凝土结构物表面温度散失快而引起内外温差裂缝，内外温差控制在25℃以内。另外在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制混凝土，确保混凝土不产生裂缝。 

　　3 温度裂缝的处理方法 

　　3.1 嵌缝法 

　　嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性防水材料为聚合物水泥砂浆。 

　　3.2 表面修补法 

　　表面修补法主要适用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。 

　　当构件影响到结构的受力时，经检测机构做出评定后应及时做出加固补强。 

　　4 结语 

　　裂缝会降低混凝土结构的抗渗性能，在裂缝深度达到钢筋净保护层厚度时会造也钢筋的锈蚀，影响结构的耐久性及使用年限。在工程项目中减小温度裂缝我们应该采用新型混凝土，采用全预应力结构等。 

　　参考文献： 

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