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路橋工程施工過程中混凝土技術的應用
導語：路橋工程按構造可以分為：路基、路面、橋梁、涵洞、隧道、排水、防護、綠化、交通工程、機電等工程。按規范的單位工程劃分為：路基工程、路面工程、橋梁工程、互通立交工程、隧道工程、環保工程、交通安全設施、機電工程、房屋建筑工程。
一、混凝土在路橋施工中出現的問題
近年來，我國交通基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土路橋。在路橋建造和使用過程中，因出現裂縫而影響工程質量甚至導致路橋垮塌的事故屢見不鮮。普通混凝土在路橋施工中出現的問題，經常困擾著橋梁工程技術人員。這些問題主要表現在以下幾個方面。
(一)抗拉力不強
普通混凝土是由水泥、碎石或卵石、砂和水拌合，經硬化而成的一種人造材料。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮;水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結在一起，形成堅強的整體，但是水泥、石子和砂石是易脆性的材料，抗拉力不強，當混凝土受拉或受彎，在很小的拉應力下就會開裂。
(二)彈性不好
由于普通混凝土材料本身的特性，雖然抗壓強度高，混凝土的抗壓強度一般在7. 5~60MPa之間，當摻入高效減水劑和摻合料時，強度可達100MPa以上。但是它的彈性不好，沒有能屈能伸的品性，好比一個大丈夫只能拔劍而起，卻不能忍辱負重。所以，在路橋面的荷載量非常大且受力不均勻的情況下，荷載力不能驅散分勻，這樣就導致某一個構件不堪重力，最終產生裂縫。
(三)收縮易變形
普通混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土也將發生收縮變化。然而，收縮容易導致變形，若變形遭到約束，則會在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在實際施工中，普通混凝土很容易結硬，結硬之后，混凝土中的水分子逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，變形也較大，因混凝土表層水分流失快，內部損失慢，就產生了表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力。當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。
(四)耐久性較弱
耐久性曾被認為是普通混凝土的優點，隨著普遍的應用后問題的出現，以及科研力的增強，發現了普通混凝土的耐久性并不強，反而較弱。耐久性包括三個方面：(1)抗滲性，指混凝土抵抗壓力水滲透的能力，普通混凝土的抗滲性還是非常強的;(2)抗凍性，是指混凝土在使用的環境中，經受多次凍融循環作用，能保持強度和外觀的完整性的能力。普通混凝土的抗凍性很弱，當氣溫在零度以下時，混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，就會出現裂縫;(3)抗侵蝕性，指在酸、堿、鹽等環境中對水泥石的侵蝕所表現出現的免疫力。
隨著環境的惡化，再加上混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層容易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，從而減弱了普通混凝土的耐久性。
二、混凝土橋梁裂縫產生的原因
混凝土橋梁結構裂縫的原因復雜多變，有多種因素的相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，就其產生的原因，大致可劃分為以下幾類：
(一)荷載引起的裂縫
混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力作用下產生的裂縫稱為荷載裂縫，可分為直接應力和次應力裂縫兩種。(1)直接應力裂縫是指由外荷載引起的直接應力而產生的裂縫。(2)次應力裂縫是指由外荷載引起的次應力而產生的裂縫。
(二)溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮的特性。當環境或結構內部溫度發生變化時，混凝土會發生變形，如變形受到約束，則在結構內會有應力產生，一旦應力超過混凝土的抗拉強度就會產生溫度裂縫，在一些大跨徑的鋼筋混凝士橋梁中，溫度應力甚至可以超出活荷載的應力。溫度裂縫區別于其它裂縫的最主要特征是它會隨著溫度的變化而變化。
(三)收縮引起的裂縫
在大量的橋梁工程施工過程中，混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。
(四)施工材料質量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、石骨料、拌和水和外加劑組成。配置混凝土用的材料如果質量不合格，亦會導致結構產生裂縫。
(五)施工工藝質量引起的裂縫
在橋梁混凝土的結構澆筑、預制構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝的過程中，如果施工工藝不合理、施工質量低劣，易產生縱向、橫向、斜向等各種形式的裂縫，特別是細長的薄壁結構更易出現。
三、保證混凝土質量及控制裂縫的措施
綜上所述，橋梁混凝土產生裂縫的主要原因可以歸納為以下三個大的方向：溫度、收縮及抗拉，在施工過程中可以通過以下措施控制混凝土裂縫的產生。
(一)混凝土施工的質量保證措施：
(1)選擇合適的水泥和嚴格控制好水泥用量。優先采用525R， 425R普通水泥等高標號水泥，減少水泥用量;
(2)嚴格控制骨料級配和含泥量;
(3)選擇適當的外加劑和合適的配合比;
(4)增加適當的預埋件。
(二)混凝土施工的溫度控制措施：為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手�？刂茰囟葢Φ拇胧┯幸韵聨追N：
(1)拌合混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(2)夏天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;
(3)在混凝士中埋設水管，通入冷水進行內部降溫;
(4)嚴格控制混凝土的入模溫度。
(三)加強混凝土的早期養護：大量實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成的，寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫，因此混凝士的保溫對防止表面早期裂縫尤為重要。從溫度應力觀點出發，保溫應達到下述要求：
(1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面產生梯度;
(2)防止混凝土超冷，應盡量設法使混凝土施工期間的最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度;
(3)防止老混凝土面的過冷，以減少新老混凝土間的約束。
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