鐵路橋梁大體積混凝土裂縫成因分析與質(zhì)量控制

李志強(qiáng)

中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司

鐵路橋梁大體積混凝土裂縫成因分析與質(zhì)量控制

李志強(qiáng)

中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司

隨著我國鐵路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，高墩大跨鐵路橋梁也得到了很大進(jìn)步，大體積混凝土裂縫的控制已經(jīng)是鐵路橋梁建設(shè)必須解決的問題。本文首先對鐵路橋梁大體積混凝土進(jìn)行了概述，然后分析了鐵路橋梁大體積混凝土裂縫的成因，最后提出了相應(yīng)的控制措施，以供相關(guān)同業(yè)人員參考借鑒。

鐵路橋梁；大體積混凝土裂縫；成因分析；控制措施

1 引言

在鐵路橋梁工程的建設(shè)過程中會大量用到大體積混凝土，然而大體積混凝土容易出現(xiàn)裂縫的缺點(diǎn)，會對混凝土的力學(xué)性能以及耐久性能產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響，甚至于破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，降低橋梁的使用壽命，威脅人們的生命安全。所以，在施工過程中，對大體積混凝土裂縫進(jìn)行有效控制，對確保橋梁的質(zhì)量具有重要意義。

2 鐵路橋梁大體積混凝土的基本概述

大體積混凝土實(shí)際上就是指混凝土的結(jié)構(gòu)具有比一般混凝土更大的體積，同時其結(jié)構(gòu)的斷面也要比普通的混凝土更厚。由于大體積混凝土在硬化的過程中，水化熱的釋放時間非常集中，且溫度也相對較高，通常會高于25℃，同時又因?yàn)榛炷恋捏w積比較大，散熱比較慢，這樣就極易造成混凝土結(jié)構(gòu)的變形，甚至于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象，影響混凝土的力學(xué)性能以及耐久性。

3 鐵路橋梁大體積混凝土裂縫成因分析

3.1 水泥水化熱反應(yīng)的影響

由于在鐵路橋梁大體積混凝土的水泥水化硬化過程中，其內(nèi)部會在比較集中的時間內(nèi)散發(fā)出大量的熱量，這樣一來就會快速提升結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，水泥的水化熱溫度能夠高達(dá)70℃左右，尤其是橋梁建設(shè)施工中用到的體積較大的高墩臺混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與體積都非常大，散熱緩慢，造成結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度很高，并且產(chǎn)生溫度梯度的狀況，導(dǎo)致大體積混凝土的內(nèi)部形成較大的壓應(yīng)力，同時混凝土的外表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，當(dāng)力度超過混凝土的最大抗拉限度時，就會導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

3.2 干縮的影響

在鐵路橋梁的施工過程中，大體積混凝土進(jìn)行固化的過程同時也是混凝土中水的揮發(fā)過程，一旦失水過快，就極易出現(xiàn)干縮裂縫現(xiàn)象。與此同時，在鐵路橋梁的施工過程中，如果大體積混凝土的水灰比過大，也會導(dǎo)致干縮裂縫的現(xiàn)象發(fā)生。干縮裂縫現(xiàn)象主要表現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)的表面，裂縫普遍沒有規(guī)則，且縫寬普遍比較小，縫深也比較淺。但如果是由于水灰比偏大而造成的干縮裂縫現(xiàn)象，其縫寬就會比較大且比較深。此外，在鐵路橋梁的施工過程中還發(fā)現(xiàn)，澆筑時間比較長的大體積混凝土也會出現(xiàn)表面裂縫的現(xiàn)象。

3.3 外界氣溫變化的影響

針對鐵路橋梁建設(shè)過程中的大體積混凝土施工來講，外界氣溫的變化是導(dǎo)致其出現(xiàn)裂縫的一個重要原因。實(shí)際上與外界氣溫具有直接關(guān)系的就是大體積混凝土的澆筑溫度，澆筑溫度通常情況下會隨外界溫度的升高而升高，也會隨外界溫度的降低而降低，這樣一來就會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差梯度。一旦外界氣溫出現(xiàn)快速下降的情況，則就造成較大的溫度應(yīng)力產(chǎn)生，從而導(dǎo)致混凝土開裂。

3.4 沉降的影響

在鐵路橋梁的施工過程中，經(jīng)常會發(fā)生大體積混凝土模板的剛度達(dá)不到相關(guān)要求或者是支撐間距比較大等問題，導(dǎo)致混凝土發(fā)生沉降現(xiàn)象，造成裂縫產(chǎn)生。對于大體積混凝土施工過程中出現(xiàn)的沉降裂縫現(xiàn)象，施工人員必須加強(qiáng)地基建設(shè)，不管是材料還是設(shè)備的購進(jìn)與使用一定都要符合相關(guān)規(guī)章制度的要求，降低大體積混凝土出現(xiàn)沉降裂縫現(xiàn)象的概率，確保鐵路橋梁工程的施工質(zhì)量。

4 鐵路橋梁大體積混凝土裂縫的控制措施

4.1 對施工材料和施工工藝加強(qiáng)控制

在鐵路橋梁的建設(shè)過程中，對大體積混凝土施工所需的原材料要求非常高，特別是對材料中需要加入的其他原料的比例更是十分嚴(yán)格，因此，在大體積混凝土的施工過程中，一定要根據(jù)實(shí)際施工的需要，對材料進(jìn)行合理配置，使大體積混凝土的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求都滿足鐵路橋梁工程的需要。與此同時，對混凝土進(jìn)行澆筑時，也要注意必須按照實(shí)際情況選擇施工工藝，并且嚴(yán)格根據(jù)施工的要求進(jìn)行施工，在施工過程中最好分段分層的進(jìn)行澆灌，使得混凝土的分布情況更加均勻，不易受到外界因素的影響，盡量達(dá)到大體積混凝土不出現(xiàn)裂縫的目的，確保工程的施工質(zhì)量，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益與社會效益。

4.2 對溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制

在施工過程中，可以通過計算機(jī)仿真技術(shù)對混凝土中的溫差進(jìn)行預(yù)測，并使施工人員了解到結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度以及隨混凝土齡期的變化情況，從而在施工過程中將混凝土的溫度控制在不會出現(xiàn)裂縫的區(qū)間內(nèi)，進(jìn)行有效控制。

4.3 進(jìn)行合理的施工設(shè)計

要想確保鐵路橋梁的建設(shè)質(zhì)量，就必須對大體積混凝土的裂縫進(jìn)行有效控制，這就需要施工企業(yè)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的混凝土施工設(shè)計。在施工過程中施工人員可以依照大體積混凝土中鋼筋布置的具體情況，在可能會產(chǎn)生裂縫的地方進(jìn)行一些斜筋的設(shè)置，大大提升大體積混凝土中鋼筋的承受耐力，從而實(shí)現(xiàn)對大體積混凝土裂縫的控制，提高鐵路橋梁的施工質(zhì)量。

4.4 制定科學(xué)合理的具體施工方案

鐵路橋梁建設(shè)過程中大體積混凝土的裂縫控制，需要科學(xué)合理的施工方案作為基礎(chǔ)。在制定施工方案之前，必須多聽取經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員、技術(shù)人員以及施工人員的意見，并且根據(jù)施工地區(qū)的實(shí)際情況，總結(jié)規(guī)劃出因果分析圖以及遇到特殊情況的對策表，使得施工方案能夠適應(yīng)工程的建設(shè)需要，并且在遇到問題時可以及時發(fā)現(xiàn)，及時解決。例如，在施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)使用溫差控制方法相同，而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力卻不同，造成部分大體積混凝土開裂，而部分卻不開裂的現(xiàn)象發(fā)生，這就是因?yàn)榇篌w積混凝土結(jié)構(gòu)所處的結(jié)構(gòu)尺寸、配筋以及基礎(chǔ)約束等具體條件不同而導(dǎo)致的。因此，必須對大體積混凝土的具體施工方案進(jìn)行有效控制，以保證鐵路橋梁的施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，鐵路橋梁建設(shè)過程中大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的成因多種多樣，控制裂縫產(chǎn)生的方法也需要針對具體情況而定。雖然在長期的施工過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多有效應(yīng)對裂縫發(fā)生的方案，并且也在鐵路橋梁的建設(shè)施工過程中進(jìn)行了實(shí)踐，但是，大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的成因以及防治措施都還有待進(jìn)行進(jìn)一步研究，這對我國橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而言意義重大。

[1] 劉輝.橋梁工程中大體積混凝土裂縫的成因與控制分析[J].交通世界(上旬刊),2016(7).

[2] 范再興.橋梁工程中大體積混凝土裂縫的成因與控制[J].黑龍江交通科技,2009(6).