铁路工程施工中混凝土裂缝及其应对措施分析 王卫

发表时间:2021/4/6   来源:《基层建设》2020年第29期   作者:王卫
[导读] 摘要:混凝土裂缝是一种由内因和外因共同作用,彼此影响从而产生的一种物理结构变化,混凝土裂缝的产生与施工材料的选用、施工工艺的实施、温度应力以及地基沉降等密切相关。
        中铁四局集团第五工程有限公司  江西省九江市  332000
        摘要:混凝土裂缝是一种由内因和外因共同作用,彼此影响从而产生的一种物理结构变化,混凝土裂缝的产生与施工材料的选用、施工工艺的实施、温度应力以及地基沉降等密切相关。混凝土裂缝的预防和修补是一个需要认真对待,仔细分析的系统工程,因此对其展开研究是很有必要的。本文选取拉法基瑞安参天水泥有限公司的水泥生产线工程为研究对象,首先介绍了该工程项目的基本地质状况及施工条件,然后分析该工程出现混凝土裂缝的原因,并提出了相应的防治对策,以确保工程质量。
        关键词:混凝土裂缝;铁路工程;措施
        引言
        目前我国在城镇化建设过程中,城市建筑正在朝着大型化的方向发展,而在大型建筑的施工过程中大体积混凝土作为主要材料得到了广泛的应用。同时高铁在城市交通建设中扮演着极其重要的枢纽作用,且在大型工程结构中多数采用大体积混凝土来进行施工,但同时也存在裂缝的现象,依然没有有效的解决措施。本文从大体积混凝土的裂缝类型以及出现的原因进行了详细的研究,并提出了有关的控制措施,同时对所提出的裂缝控制措施进行验证。
        1铁路工程施工中混凝土裂缝的成因
        1.1收缩裂缝
        铁路工程施工中出现的混凝土收缩,一般表现为土体收缩。这种现象,可以说是未受外界因素干预的源于自发的体积变化。因为铁路混凝土的内部此时产生着一些变化,外部固定依旧是定向性的,那么铁路施工中的混凝土就存在着内外不均衡的拉应力,极其容易致使裂缝出现。这种裂缝一般会在混凝土浅表出现,表现为细纹,外观形状没有一定规则。按照分类来看,铁路混凝土裂缝的收缩类型包括:碳化、干缩、塑性、自身四种,它们出现的具体诱因,是水分在混凝土硬化过程中不同程度地流失,以至于混凝土性状有所变化,进一步左右凝结胶体性状。若外力约束不足以对抗形变的内力时,混凝土表面的干裂便在所难免。
        1.2原材料质量不佳
        多数施工单位会以工程质量为代价来提升企业的效益,却没有直接控制原材料的质量。诸多铁路工程施工单位会在实际施工中采用质量较低的产品,并经常出现以次充好的现象。如果在开始施工前,没有办法检测合适的材料,那么多数不合格的混凝土材料就会被运用到施工过程中。不合格的材料越多,就会导致混凝土内部的裂缝越大。如果在购买合适的材料后没有全面保护原材料,或者在夏天施工的过程中将砂石材料堆放在外面,那么混凝土内部的温度会在短时间内不断地升高,这样不仅会影响搅拌的过程,还会使混凝土变得非常不稳定,进而诱发开裂的现象。
        1.3施工技术的原因
        施工方案和施工工艺也有着很重要的影响。比如混凝土振捣顺序及方式、分层的厚度、二次抹面以及养护等,都会在一定程度上对温度裂缝产生影响。施工质量控制是混凝土结构形成的关键工序,且最易受人为因素影响,因此要对施工过程进行严格控制,避免人为因素造成大体积混凝土裂缝。
        2铁路工程施工中混凝土裂缝的应对措施
        2.1加强浇筑温度和入模温度控制
        浇筑温度是指大体积混凝土浇筑时,周围环境的温度。入模温度是指混凝土出料仓后,运输至浇筑现场,进行浇筑时的温度。如果是在夏季施工,要将浇筑和入模温度控制在35℃以内。可搭设凉棚,或使用风冷法来降温,或选择早晨或下午施工,避免在正午浇筑大体积混凝土。如果冬季施工,要将浇筑和入模温度控制在5℃以上。如果温度过低,可采用加热法或设置蒸汽管的方式加以控制,以保障施工温度满足要求,预防裂缝产生。
        2.2改进混凝土的养护方式
        考虑到本工程的施工环境气候特点,需要调整大体积结构混凝土的养护方案。

在混凝土凝固以后,派遣专业人员来做好养护工作,养护时间通常要大于半个月,前3天每天浇水4次~6次,后面的日子每天浇3次最为适宜。在气温较高的白天,依旧使用浇水养护法来进行养护,在气温较低的夜晚,要用土工布、棉被等设备盖住混凝土,在混凝土内部安装测温装置,对混凝土内部的温度变化情况进行实时动态地监控。需要提到的是,在进行混凝土拆模工作时,外界气温最好要低于20度。
        2.3配合比管理
        温度是大体积混凝土产生裂缝的主要原因,所以,对其裂缝控制的关键是减少内外温差,为了解决减少内外温差的问题,就必须降低混凝土的内部水热化,这样可以保证其力学和工作性能。根据上文中所提到的解决方法,应对大体积混凝土配合比进行多次设计且不断地进行优化。采取增加掺合料以及骨料用量的方法来降低单方水泥用量,并依据其结构特点和强度要求选择合适的水泥。水热化是水泥化合物成分和细度的函数,因此,为了降低水热化,就需要对水泥细度和其矿物组成进行调整,通过这种方式不但能减少温度应力又能确保混凝土的早期强度,从而达到温度控制的目的。在搅拌混凝土时,混凝土拌合物的温度必须保证在搅拌以后达到所要求的温度,同时运送时应尽量缩短时间,保证入模的温度控制,且冬季高于10℃,夏季不低于25℃,同时对其坍落度与和易性进行检测。
        2.4全面规范施工工艺
        在严格调整混凝土配合比的过程中,专业人员需要按照实际要求严格设计配合比,合理把握混凝土内部的水泥量和含水量,从而使更多的混凝土成品满足铁路施工的实际要求。同时,采用连续操作的方式浇筑,不要破坏混凝土内部的结构。此外,还应充分重视混凝土的养护工作,避免因内部水分蒸发过多而使结构被破坏。
        2.5结构加固法应对荷载裂缝
        不同原因造成裂缝出现,将会有损混凝土结构的防水性、耐久性和承载能力,同时有碍整体外观效果。尤其是在铁路施工中,铁路的桥梁、轨枕等处若出现混凝土结构裂缝,将对铁路运行安全产生严重不良影响。对于那些贯穿较深的荷载裂缝,在采用结构加固法时,可以根据实际情况,合理选择加大截面加固法、置换混凝土加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强塑料加固法、绕丝法等直接加固方法,或者预应力加固法、增加支承加固法等间接加固的方法,以灵活应对,以此恢复出现裂缝的构件原有的较高承载力,增强其早期混凝土强度。举例来说,可将钢筋龙骨为主的构件,在混凝土裂缝处固定来提升混凝土的强度、力度,这种办法针对贯穿型较大混凝土裂缝,能够显著增强结构稳定性。
        2.6制定合理有效的施工方案
        在工程建设过程中,由于大体积混凝土的平面尺寸比较大,在现场浇筑时会遇到抗裂的问题。因此,对于混凝土温度变形裂缝应使用“抗放兼施”的抗裂原理进行控制,这样在结构内部就不会出现较大的应变以及应力,进而使裂缝得到控制,同时还需在施工前对缝间距以及后浇带位置进行合理地设置。施工时根据具体的情况选择适宜分层分段浇筑,严格控制浇筑速度和分层厚度,必须按顺序布料,保证混凝土连续浇筑,避免出现冷缝。振捣结束后对其表面进行收光,必要时还需第二次振捣。合理设置后浇带或采用“跳仓法”浇筑。由于大体积混凝土一般均为连续浇筑,提前查看天气情况,应尽量避免中途下雨。严格控制混凝土入模坍落度,规范振捣提高混凝土浇筑质量。
        结语
        为实现对大体积混凝土裂缝有效控制,有必要调整混凝土配合比设计,减少水泥用量。适当增加矿粉和粉煤灰,以降低混凝土水化反应带来的温升幅度。要掺入适量减水剂,提升混凝土早期强度和耐久性,减缓混凝土内部温度上升速度,预防裂缝。重视混凝土入模温度和浇筑温度控制,合理设置冷却水管,降低大体积混凝土内部与外部温差。重视大体积混凝土养护,延长散热时间,避免混凝土脱水或出现干缩裂缝,减少裂缝发生可能。最终提升大体积混凝土结构的可靠性与耐久性,使桥梁工程施工取得更好效果。
        参考文献:
        [1]陈晨.大体积混凝土裂缝的成因及预防[J].四川水泥,2018(6):317.
        [2]宋振江.道路桥梁施工大体积混凝土裂缝成因及防治对策[J].交通世界,2018(Z1):172-173.
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