梁大剛

(北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855)

0 前 言

根據(jù)我國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50496—2018)[1]里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸≥1 m的大體量混凝土或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。在鐵路橋梁工程建設(shè)中，大體積混凝土普遍存在且多為鋼筋混凝土，一旦開裂達(dá)到一定程度，勢必導(dǎo)致露筋等質(zhì)量隱患出現(xiàn)，對混凝土結(jié)構(gòu)的受力將造成嚴(yán)重的影響，因此，防裂工作非常重要。

1 開裂類型及處理

常見的鐵路橋梁工程大體積混凝土主要有承臺(tái)、實(shí)體墩臺(tái)身、連續(xù)梁、移動(dòng)模架現(xiàn)澆梁、箱梁等結(jié)構(gòu)形式。比較容易出現(xiàn)裂縫的部位有承臺(tái)四周及頂面、墩臺(tái)身四周表面、梁體的底表面。

鐵路橋梁工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)常見的開裂類型，按照開裂寬度大小，一般可以分為裂紋(寬度小于0.2 mm)和裂縫(寬度大于0.2 mm)兩種類型；按照開裂長度長短不同，一般可分為龜裂(多條寬度很小的開裂，通常呈網(wǎng)狀)、局部裂(寬度大于0.2 mm，僅在結(jié)構(gòu)局部較小區(qū)域)、貫通裂縫(結(jié)構(gòu)表面被裂縫貫通)等類型；按照結(jié)構(gòu)開裂的位置，一般可分為結(jié)構(gòu)開裂(通常在施工縫位置)和表面開裂(非施工縫位置)。

鐵路橋梁工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂，應(yīng)由施工單位技術(shù)管理部門組織分析，必要時(shí)應(yīng)要求相關(guān)方面的專家參與。若經(jīng)分析后認(rèn)為開裂對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全及使用功能沒有影響，則一般采用返修處理。對裂縫寬度不大于0.2 mm的，可采用表面密封法處理，即采用封縫膠等材料，將縫隙填滿補(bǔ)平即可。對縫寬超過0.3 mm的開裂，多采用嵌縫密封法進(jìn)行處理。但對縫深較大時(shí)，則多用灌漿修補(bǔ)的方法。經(jīng)分析研究認(rèn)為影響結(jié)構(gòu)的安全和使用功能時(shí)，則應(yīng)按具體情況制定專項(xiàng)方案，必要時(shí)還需要組織專家論證甚至由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行受力簡算和結(jié)構(gòu)分析，確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格。裂縫處理必須嚴(yán)格按方案進(jìn)行處理，情況嚴(yán)重的應(yīng)進(jìn)行返工處理。

2 開裂原因分析

2.1 按影響因素分類

鐵路橋梁工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因，按照影響因素分，主要分為人、材、機(jī)三個(gè)方面，但施工工藝工法和施工環(huán)境對開裂的影響也不可忽視。

1)人，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中起決定性的作用，鐵路橋梁工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)防裂應(yīng)重點(diǎn)以控制人的影響因素為出發(fā)點(diǎn)。人的因素分為兩個(gè)方面，一是施工過程中施工現(xiàn)場實(shí)際操作工人的專業(yè)業(yè)務(wù)能力和熟練程度，專業(yè)業(yè)務(wù)能力越強(qiáng)，熟練程度越高的工人，越能清楚哪些環(huán)節(jié)比較容易造成結(jié)構(gòu)開裂，越能有效控制開裂問題的發(fā)生。二是施工單位項(xiàng)目部的質(zhì)量管理體系運(yùn)行狀況及技術(shù)管理能力，質(zhì)量管理體系運(yùn)行越良好、技術(shù)管理能力越強(qiáng)，對開裂現(xiàn)象的控制效果會(huì)越好。

2)材，主要指混凝土的組成材料，包括工程材料和施工用料，又包括原材料、半成品、成品、構(gòu)配件和周轉(zhuǎn)材料等。各類材料是混凝土施工的物質(zhì)基礎(chǔ)，若材料質(zhì)量不符合要求，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量就難以保證，預(yù)防開裂也是空談。

3)機(jī)，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中可能涉及到的機(jī)械和工器具。包括混凝土拌和站的拌和機(jī)、混凝土罐車、混凝土輸送泵車、振動(dòng)器等相關(guān)機(jī)械及工器具。機(jī)械設(shè)備的影響雖然不及人的因素影響大，但機(jī)械及工器具卻是保證大體積混凝土順利施工的物質(zhì)條件。物質(zhì)條件越好，越有助于避免開裂。

4)施工工藝工法，主要指的是采取的工藝措施和施工方法，施工工藝越先進(jìn)，施工工法越適用，越有助于預(yù)防開裂。如在實(shí)際施工中采用人工灑水養(yǎng)護(hù)的結(jié)構(gòu)比自動(dòng)噴淋設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的混凝土結(jié)構(gòu)更容易開裂。

5)施工環(huán)境的影響，主要包括自然氣候環(huán)境因素、管理環(huán)境因素以及作業(yè)環(huán)境因素。自然環(huán)境主要是混凝土結(jié)構(gòu)施工及養(yǎng)護(hù)過程中的氣候條件，如在雨天、低溫環(huán)境下澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)，更容易開裂。管理環(huán)境主要是指混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的管理協(xié)調(diào)，澆筑過程中有中斷的結(jié)構(gòu)比連續(xù)澆筑的結(jié)構(gòu)更容易開裂。作業(yè)環(huán)境主要是指結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)形成過程中的平面及空間環(huán)境條件等，如通風(fēng)、夜間施工時(shí)照明條件等方面良好，越能保證混凝土結(jié)構(gòu)成型過程的順利進(jìn)行，減少開裂的可能。

2.2 按形成原因分類

鐵路橋梁工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因，按照形成原因，可分為自身原因和外部原因兩個(gè)方面。

第一，我國受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)、政治的變化影響，中國在參與國際財(cái)經(jīng)合作的形式和手段更加多元化、合作內(nèi)容也更為豐富，中國對于世界經(jīng)濟(jì)長期穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展起到了越來愈重要的作用，中國政府一直在積極調(diào)整宏觀經(jīng)濟(jì)政策，加強(qiáng)宏觀調(diào)控，實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)長期、穩(wěn)定、快速增長。

1)自身原因。主要有兩個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)不合理，如在梁部，由于為了局部美觀等方面原因，設(shè)計(jì)過多的凹凸棱角，因?yàn)榫植繎?yīng)力集中而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂；二是原材料選擇不當(dāng)，如水泥品種、外加劑、骨料等選擇不當(dāng)，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)的水化熱釋放不到位，因熱量堆積超限而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

2)外部原因。主要有三個(gè)方面：一是施工環(huán)境條件不達(dá)標(biāo)，如在高溫季節(jié)施工時(shí)入模溫度控制不到位，或在低溫季節(jié)施工時(shí)未采取必要的防寒保暖措施，因結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致開裂；二是施工工藝不達(dá)標(biāo)，如施工過程振搗不到位，或工后養(yǎng)護(hù)措施跟進(jìn)不及時(shí)、養(yǎng)護(hù)不到位、拆模過早等，因蜂窩麻面或表面收縮導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂；三是張拉結(jié)構(gòu)張拉施工管理不到位，如因?yàn)榭刂茀?shù)選擇不當(dāng)造成欠張拉或者過張拉，造成結(jié)構(gòu)實(shí)際與設(shè)計(jì)要求不符，不滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求導(dǎo)致開裂。

3 應(yīng)對措施

3.1 強(qiáng)化源頭管理，從設(shè)計(jì)上減少不必要的棱角

設(shè)計(jì)單位應(yīng)在確保安全和質(zhì)量的前提下統(tǒng)籌兼顧，對建筑物的適用性、裝飾性進(jìn)行適當(dāng)修改，減少不必要的棱角。

3.2 結(jié)合實(shí)際需要，嚴(yán)謹(jǐn)選材，物盡其用

1)水泥混凝土原材料的品種選擇，對預(yù)防開裂至關(guān)重要。應(yīng)盡量選擇礦渣水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥等適用于大體積混凝土施工的低水化熱品種的水泥，杜絕采用快硬硅酸鹽水泥等不利于大體積混凝土釋放水化熱的品種。

2)水泥混凝土地材的質(zhì)量越好，越有助于預(yù)防開裂。選用級(jí)配越好的粗、細(xì)骨料，混凝土開裂的幾率越低。如在厚大無筋或少筋的大體積混凝土，適量摻入優(yōu)質(zhì)的大石塊，能不同程度地減少水化熱，有效預(yù)防開裂。不過對于摻入的石塊總量應(yīng)嚴(yán)格控制，原則上不應(yīng)超過混凝土的20%。另外，細(xì)骨料方面，選用中粗砂，更有利于預(yù)防開裂。

3)水泥混凝土輔助材料，隨著不斷的科學(xué)實(shí)踐，越來越多的被運(yùn)用到實(shí)際施工中。常用的輔助材料有摻合料和外加劑，摻合料對混凝土裂縫有顯著作用，如粉煤灰、礦粉等摻合料，可以提高混凝土的和易性、改善混凝土的工作性能[2]。摻合料的選用，應(yīng)著重考慮摻合料自身的理化性能，否則將適得其反。如粉煤灰這類對混凝土的早期干縮影響較大的摻合料，要顧及到細(xì)度較粗或含碳量高時(shí)會(huì)大幅度增加混凝土的需水量。另外，在大體積混凝土配備時(shí)適量添加外加劑，能明顯改善混凝土工作性能。如在大體積結(jié)構(gòu)的混凝土中摻入適量的減水劑，不僅減少拌和用水，而且節(jié)約水泥和降低了水化熱。此外，對于泵送混凝土，尤其在炎熱的夏天施工時(shí)，為了方便施工，往往采用加緩凝劑，以有效延緩凝結(jié)時(shí)間，合理釋放水化熱。

3.3 嚴(yán)控施工工藝，減少不規(guī)范行為

1)結(jié)合實(shí)際，選取合適的施工工藝，有效強(qiáng)化混凝土成形過程的質(zhì)量控制。如選取合適的振搗方式，以及加強(qiáng)澆筑過程中的振搗效果，均能提高混凝土的密實(shí)度，有效避免開裂。同時(shí)，要控制振搗時(shí)間，防止過振或漏振。振搗的效果，要以混凝土表面泛漿、振搗力波及范圍重疊1/2為宜。對于過厚的混凝土，宜分層澆筑，分層流水振搗，在確保在下層初凝前必須完成上層混凝土的澆筑，以減少施工中出現(xiàn)水平施工縫，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的整體性。施工完成后應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)頂面進(jìn)行壓實(shí)、收平，以增強(qiáng)混凝土頂面的密實(shí)度和抗裂能力，降低裂縫產(chǎn)生的可能。

2)采取積極措施，減少季節(jié)性特點(diǎn)對混凝土質(zhì)量的影響。冬期施工時(shí)，應(yīng)采取合理可行的保溫措施預(yù)防開裂，要嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)外的溫差，避免發(fā)生混凝土表面被凍裂。夏季施工時(shí)，則盡量避開高溫和太陽輻射較高的時(shí)段進(jìn)行，澆筑混凝土安排在夜間為宜，拌和混凝土前采取措施冷卻粗骨料，以降低混凝土的澆筑溫度[3]。

3.4 采取技術(shù)措施，有效釋放水化熱

圖1 某項(xiàng)目施工現(xiàn)場圖

3.5 加強(qiáng)工后養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格質(zhì)保措施

1)嚴(yán)格落實(shí)混凝土的養(yǎng)護(hù)措施及溫度檢測。要嚴(yán)格按照施工方案要求，在混凝土澆筑完畢后，及時(shí)采取灑水覆蓋等養(yǎng)護(hù)措施，切實(shí)降低混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，進(jìn)而有效降低結(jié)構(gòu)的自約束應(yīng)力。同時(shí)應(yīng)有效降低混凝土結(jié)構(gòu)的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度，以提高混凝土塊體的抗裂能力。在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好的濕度和抗風(fēng)條件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，確?；炷翝仓K體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求。保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制和確定。保溫覆蓋層的拆除分層逐步進(jìn)行，在保溫養(yǎng)護(hù)過程中保持混凝土表面的濕潤[4]。

2)合理控制拆模時(shí)間，禁止早拆模。有的單位在混凝土澆筑完成后，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，經(jīng)常早早拆模，這種行為是不可取的。如果混凝土體內(nèi)的溫度高于當(dāng)?shù)貧鉁?，拆模過早會(huì)引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑的混凝土，如果過早拆模，則會(huì)由于在混凝土澆筑初期水化熱散發(fā)，在混凝土表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，若混凝土溫度高于氣溫，此時(shí)拆除模，表面溫度驟降，易產(chǎn)生溫度梯度，從而在混凝土表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱產(chǎn)生的應(yīng)力形成疊加效應(yīng)，加之混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力較大，勢必導(dǎo)致混凝土表面開裂。

3.6 強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力施工管理，嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)要求

對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，張拉施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，提前開展摩阻試驗(yàn)，選定合理的摩阻系數(shù)。張拉所用的設(shè)備應(yīng)定期校核檢驗(yàn)，嚴(yán)格千斤頂與油表的對應(yīng)關(guān)系，確保一一對應(yīng)，張拉工序應(yīng)合理，張拉前混凝土必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度指標(biāo)。

4 質(zhì)量控制措施

鐵路橋梁工程在鐵路項(xiàng)目建設(shè)中占比較大，是非常重要的專業(yè)工程之一，在建設(shè)階段應(yīng)嚴(yán)格按照國鐵集團(tuán)風(fēng)險(xiǎn)管理有關(guān)要求，遵循安全第一、預(yù)防為主、動(dòng)態(tài)管理、分階段實(shí)施的原則，全面推行風(fēng)險(xiǎn)管理，落實(shí)質(zhì)量責(zé)任。在項(xiàng)目建設(shè)過程中應(yīng)做好以下工作，確保工程建成后滿足各項(xiàng)功能要求。

1)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，規(guī)范化管理。嚴(yán)格按照國鐵集團(tuán)關(guān)于鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)管理有關(guān)要求，落實(shí)橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)的施工要求，積極推行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和管理，讓標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣，讓習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)。建立健全完整的質(zhì)量管控體系，嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)交底制度和工序驗(yàn)收制度，確保質(zhì)量管理責(zé)任到人[5]。

2)強(qiáng)化質(zhì)量管理人員素質(zhì)建設(shè)，嚴(yán)格控制工序質(zhì)量。同樣的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，不同的管理人員對質(zhì)量控制的成果千差萬別，因此，施工單位必須高度重視現(xiàn)場技術(shù)人員、質(zhì)量管理人員的素質(zhì)建設(shè)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和交底，采取積極措施切實(shí)提升業(yè)務(wù)能力和管理水平，確保工序質(zhì)量得到嚴(yán)格控制、混凝土工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3)嚴(yán)格工后排查，切實(shí)消除隱患。鐵路橋梁工程建設(shè)周期長，部分混凝土結(jié)構(gòu)的開裂蟄伏的時(shí)間也不等，有的很快出現(xiàn)，有的可能要較長時(shí)間，因此，在工后組織必要的排查十分有必要，對排查出的裂紋、裂縫等隱患應(yīng)列表建檔，逐個(gè)整改消除隱患[6]。對一般的裂縫處理，采取灌漿封閉等措施處理。對裂縫長度、寬度、深度超標(biāo)的，要切實(shí)制定隱患整治方案，必要時(shí)應(yīng)組織專家評(píng)審，確保隱患得到整治。

5 結(jié)束語

本文主要圍繞鐵路橋梁大體積混凝土結(jié)構(gòu)的防裂措施展開探討，相關(guān)施工人員在施工過程中，必須做好各項(xiàng)工作，把控細(xì)節(jié)，從整體上保證和提升工程質(zhì)量。

[ID:012892]