周志剛

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710021）

鐵路橋梁工程施工難度較大，存在工期長、風險高等多重特點，易出現(xiàn)混凝土裂縫。對此，需從裂縫的具體成因出發(fā)，提出合適的整改措施，為鐵路橋梁工程的開展提供支持，最大程度上避免鐵路建設缺陷，創(chuàng)造安全的施工與運營環(huán)境。

1 工程概況

某鐵路橋梁工程中，墩身結構強度等級為C30，為圓端形重力式橋墩，坡比35∶1，各墩身高度有所不同，介于12～30m。利用大型定型鋼模板輔助施工，拌合站用于配制施工所需混合料，由混凝土罐車轉移至施工區(qū)域并利用吊車吊送入模。由于墩身施工量較大，采取多次施工的方式，單個墩身3～4次?，F(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復雜，對技術水平要求較高，盡管采取了科學的防控措施，但依然難以避免裂縫問題，不利于墩身施工質(zhì)量，加大安全隱患。鑒于此，文章根據(jù)裂縫的實際情況，經(jīng)探討后總結防治措施。

2 鐵路橋梁墩身混凝土結構裂縫類型及成因分析

2.1 裂縫類型

根據(jù)鐵路橋梁混凝土材料的性能特點可以得知，裂縫的形式較為豐富，常見有干縮裂縫、沉陷裂縫、因外力作用產(chǎn)生的裂縫等。也可以以裂縫貫穿程度為判別依據(jù)進行分類，主要評定裂縫深度h與結構厚度H兩項指標。若h≤0.1H，可視為表面裂縫；若為0.1H＜h＜0.5H，此時裂縫程度有所提升，為淺層裂縫；若為0.5H≤h＜1.0H，可視為縱深裂縫；特殊情況下h=H，則為貫穿裂縫[1]。

2.2 混凝土裂縫成因

根據(jù)大量工程案例，混凝土裂縫的生成機制較為復雜，容易受到多項因素的影響。因此，準確分析裂縫成因并非易事，實際分析工作中要兼顧裂縫發(fā)生區(qū)域與表象綜合判斷。

（1）干縮裂縫。水分蒸發(fā)極容易產(chǎn)生干縮裂縫。蒸發(fā)過程具有持續(xù)性，主要表現(xiàn)為由表及里的規(guī)律，由于濕度分布不均，墩身各區(qū)域干縮變形程度也存在差異。通常，若水泥用量增加，該批次混凝土出現(xiàn)干縮變形的程度也更深，當出現(xiàn)干縮變形現(xiàn)象后，會產(chǎn)生明顯的干縮應力，若該值不斷加大并且超過混凝土抗拉強度，將引發(fā)干縮裂縫現(xiàn)象。從發(fā)生時間來看，墩身澆筑結束后易出現(xiàn)干縮裂縫；從分布上來看，呈現(xiàn)出不規(guī)則分布的特點，寬度普遍介于0.1～0.4mm。干縮裂縫如圖1所示。

圖1 干縮裂縫

（2）收縮裂縫。此類型裂縫主要發(fā)生在混凝土凝結前，受自然環(huán)境等因素的影響，其表面大量失水從而形成裂縫，成因較為復雜，如水灰比不當、環(huán)境溫度偏高、混合料凝結時間不合理等。

（3）溫度裂縫。結束混凝土澆筑作業(yè)后，常出現(xiàn)明顯的水化熱聚集現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為混凝土內(nèi)部溫度偏高且難以在短時間內(nèi)降低，因風力等因素的影響表面散熱較快，使得混凝土存在內(nèi)外部溫差，最終形成溫度裂縫，以澆筑中后期發(fā)生概率最高。溫度裂縫的分布較為規(guī)則，主要集中在結構薄弱處，寬度多達到0.2mm以上。根據(jù)裂縫貼片觀測結果得知，由于現(xiàn)場溫度的變化，裂縫的生成情況也隨之發(fā)生改變?；炷翜囟攘芽p水熱化聚集現(xiàn)象如圖2所示。

圖2 混凝土溫度裂縫水熱化聚集現(xiàn)象

（4）工藝水平引發(fā)的裂縫。①澆筑作業(yè)時速度未控制好，缺乏可靠的振搗措施；②養(yǎng)護工作未做到位；③澆筑缺乏持續(xù)性，間歇時間偏長，且缺乏對接茬處的有效處理；④模板穩(wěn)定性不足，伴隨有下沉或是失穩(wěn)現(xiàn)象，受此影響已澆筑的構件易出現(xiàn)裂縫；⑤拆模過早，混凝土強度未達到要求，因自重形成裂縫[2]。

3 鐵路橋梁裂縫的防治措施

3.1 優(yōu)化混凝土配比

以不影響混凝土強度為基本前提，做好混凝土配比的設計工作。單位水泥用量要得到有效控制，可適當降低一些，挑選適量的骨料用于拌制作業(yè)。降低水灰比，在控制水化熱現(xiàn)象的同時還可避免外觀殘缺。水泥用量的增加必須合理，為保證混凝土具有足夠的強度，多數(shù)工程項目中常采取大量增加水泥的方法，盡管整體強度有所提升，卻存在大范圍收縮現(xiàn)象，反而加劇了水化熱，易引發(fā)混凝土開裂問題。

（1）水泥品種選擇。放熱速率在很大程度上決定了水泥水化熱水平，混合料拌制時要盡可能選擇低中熱水泥。水泥礦物中含有豐富的C2S和C2A，這兩類物質(zhì)均會引發(fā)水泥水化熱現(xiàn)象，因此在選擇水泥時要關注這兩類物質(zhì)的含量，需使其保持較低的水平。

（2）骨料的選擇。要求所使用的骨料級配良好，中砂含泥量＜3%，泥塊量＜1%，針片狀含量＜15%。以設計要求為準，若砂、石含泥量超出合理范圍，不可投入使用。

（3）減少水泥用量。以不影響混凝土強度與坍落度為基本前提，盡可能挑選大粒徑骨料，采取摻入粉煤灰的方式可達到減少水泥用量的效果。采取此方法后，水泥用量較原方案可減少25%～30%。

（4）混凝土的要求。以不影響泵送作業(yè)為基本前提，適當?shù)亟档吞涠?。根?jù)施工現(xiàn)場施工環(huán)境，若為高溫天氣，此時坍落度控制在160～180mm；陰雨天氣可適當降低，為140～160mm。

3.2 混凝土施工控制措施

（1）降低骨料溫度。通過對原材料預冷卻的方式，在降低混凝土澆筑溫度的同時，還能夠有效控制水化熱峰值，此時混凝土內(nèi)外部溫差有所減小，緩解了溫度變形現(xiàn)象。關于預冷卻方法的選擇，較為可行的是冷卻拌合水的方式，或是對粗細骨料采取預冷措施。

（2）采取合適的鋼筋施工方法。工作平臺的搭建至關重要，是實現(xiàn)施工作業(yè)的基礎，可避免對鋼筋的擾動；在原有鋼筋網(wǎng)的基礎上增設支撐鋼筋，并采取焊接措施使其形成穩(wěn)定性較好的鋼筋骨架，保證鋼筋位置不發(fā)生變化。

（3）增設構造鋼筋。墩身下部易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，因此該區(qū)域要設置適量構造鋼筋，采取小間距的方法，此舉可提升混凝土的完整性，避免裂縫現(xiàn)象?？刂迫孛娴呐浣盥?，該指標以0.3%～0.5%為宜。

（4）降低混凝土入模溫度。若要有效控制混凝土溫度升高的情況，必須降低混凝土入模溫度，而影響該指標的關鍵在于出機溫度，同時還要兼顧運輸工具的工作狀況、現(xiàn)場氣候等?？傮w上看，需盡可能減少混凝土轉運次數(shù)，若遇到高溫施工環(huán)境，則要在低溫時段施工，入模溫度≤30℃；而在冬季溫度較低時，嚴格控制入模溫度，至少要達到5℃。

（5）采取措施解決混凝土泌水問題。因振搗作業(yè)的影響易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，施工中要從根本上消除泌水，使得混凝土各層達到緊密連接的效果，以免對混凝土抗裂性造成不良影響。

（6）加強測溫監(jiān)控。做好對混凝土溫度的監(jiān)測工作，根據(jù)所得結果分析內(nèi)外溫差值，若超過25℃則要采取處理措施，如澆冰水的方法，使得內(nèi)外溫差縮小。

（7）養(yǎng)護措施。結束澆筑作業(yè)后，養(yǎng)護措施也應落實到位，此項工作直接影響墩身的整體質(zhì)量。養(yǎng)護的關鍵在于溫度與濕度的合理性，現(xiàn)階段較為典型的有降溫法、保溫法等。具體而言，降溫法的工藝要點在于向混凝土內(nèi)部預埋水管，通過灌入冷卻水的方式降低內(nèi)部溫度。從實際應用效果來看，降溫法的適用性較好，因此在多數(shù)工程中都取得了廣泛應用。保溫法的關鍵在于保溫材料，將其覆蓋在混凝土表面，抑制表面溫度的快速蒸發(fā)，縮小混凝土內(nèi)外部溫度差，此方法在多數(shù)工程中也得到了廣泛應用。部分情況下還會使用保濕法，完成混凝土澆筑作業(yè)后，通過蓄水、灑水等方式實現(xiàn)對混凝土結構的養(yǎng)護。

3.3 冷卻管降溫和保溫措施

經(jīng)灌注施工后，大體積混凝土將出現(xiàn)內(nèi)部溫度大幅提升的現(xiàn)象，產(chǎn)生的內(nèi)外溫差偏大，若缺乏合理的控制措施，極容易出現(xiàn)裂縫。為緩解此問題，可使用“內(nèi)降外?！钡姆绞絒3]?！皟?nèi)降”指的是在混凝土內(nèi)部設置適量的冷卻管，通過持續(xù)性的通水達到降溫的效果，并生成測溫記錄，分析混凝土芯部溫度，若該值與施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度大體一致，即可停止通水。冷卻管選擇的是薄壁鋼管，為提升降溫效果，層間距與橫向間距均為1.0m，加強彎頭接管，使其具有足夠的穩(wěn)定性，且要檢查混凝土管的狀態(tài)，避免堵塞。部分混凝土體積較大，此時要通過接長冷卻管的方式使其貫穿于整個結構中，可設置多個獨立循環(huán)單元，目的在于縮短管內(nèi)循環(huán)時間，改善降溫效果。關于測溫管的選擇，可行的有PVC管或鋼管，確定混凝土平面對稱軸線，于該處設置測點，沿著澆筑體厚度方向依次設置測溫點。為保證測溫結果的準確性，要求測溫計在孔內(nèi)持續(xù)停留的時間要達到3min或更長。關于“外?！保稍诨炷辽细采w土工布，目的在于控制表面溫度的快速蒸發(fā)，以達到保溫的效果，縮小與混凝土溫度的溫差，確保混凝土內(nèi)外部的整體質(zhì)量。

4 結束語

混凝土是現(xiàn)代工程施工中的重要材料，但易出現(xiàn)裂縫病害，不僅影響整體觀感，還會對結構物的承載力造成影響，隨之出現(xiàn)鋼筋銹蝕等問題，混凝土的碳化現(xiàn)象愈發(fā)明顯，整體耐久性持續(xù)下降，無法為結構的正常使用提供保障，甚至對人員的安全造成威脅?；诖?，必須在施工中做好質(zhì)量控制工作，分析可能出現(xiàn)的裂縫并采取針對性防治措施，確保混凝土使用效果，為工程項目的持續(xù)運營創(chuàng)造穩(wěn)定環(huán)境。