铁路工程施工中混凝土裂缝的成因与改进建议

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摘要：本文结合具体事例，针对铁路工程施工中混凝土裂缝的成因以及防治措施进行了分析研究。

关键词：铁路工程；混凝土裂缝；成因；防治措施

中图分类号：TV331 文献标识码： A

一、工程概况

本工程为某连接A省与B省的铁路工程，该段铁路全长147.25公里，其中A省境内37.13公里，B省境内110.12公里，在该工程的施工过程中，出现裂缝，本文主要结合具体实际情况，对于混凝土裂缝出现的原因以及防治措施进行了研究。

二、铁路工程施工中混凝土裂缝的类型

混凝土是铁路施工中重要的材料，其稳定性好，效率高，能够确保铁路工程施工质量，因而在施工中得到了广泛的运用。但铁路工程施工中混凝土也会出现相应的问题，对工程质量产生不利影响，其中比较显著的是裂缝问题。铁路工程施工中混凝土裂缝是比较常见的现象，它有多种不同类型，主要包括温度裂缝、收缩裂缝以及安定性裂缝等。这些裂缝的出现不仅影响铁路工程质量的提高，还对火车通行产生不利影响，在施工中必须采取相应的技术进行防治，具体的裂缝类型如下：

1、温度裂缝

水泥在水泥水化的过程中会释放出一定的热量，其会造成混凝土表面问题和其内部温度有较大的差异。一般情况下，铁路施工中的混凝土结构会采用整体浇筑的方式进行施工，浇筑完成后，混凝土表面热量散发的速度快，而内部的热量则不易散开，热量会聚集在混凝土内部，形成一定的温差，混凝土表面出现较大的拉应力，混凝土内部则形成相应的压应力。在该时期内，混凝土抗拉强度不足，如果表面拉应力超过了混凝土的抗拉强度，则会形成一定数量的裂缝。

2、收缩裂缝

铁路工程施工中，混凝土浇筑工作结束后，其会在一段时间后由于各种条件的作用，慢慢硬化，并会由内而外的散发出热量，带走水分，逐渐达到设计的强度，并强化性能。在上述过程中会产生较大的收缩应力，该收缩应力达到一定的程度，且超过混凝土极限抗拉强度时，则会使得混凝土之间的连接被断开，在其表面产生相应的裂缝，该裂缝即为收缩裂缝。

3、安定性裂缝

在铁路工程施工中，材料的质量与性能直接关系到桥梁工程的质量。如果水泥的安定性没有达到相应的标准，则会使得混凝土表面出现安定性裂缝，即为龟裂。安定性裂缝的主要分布位置是在结构的表面，尤其是新施工的混凝土和老旧混凝土的交接处和排水井的接壤部位，分布较为集中，其张裂的宽度一般0.05-0.5mm之间，如果情况较为严重，会出现横向裂缝，横贯整个施工面，形成断裂带，其宽度可以达到1mm，一般分布于表面混凝土中。

三、铁路工程施工中混凝土裂缝的成因

1、施工材料质量问题

施工时所选用的材料（水泥、沙、粗骨料和各种外加剂等）质量不合格，致使混凝土合成后质量不佳，浇注砼出现各式各样的裂缝。温差裂缝，混凝土在浇筑时或浇筑后，受到较大的环境气温变动影响，混凝土结构收缩不均匀，产生裂缝。冻胀裂缝主要出现在寒冷的施工地和施工期，混凝土浇筑后，环境气温降到0度以下时，混凝土中水分结冰膨胀，致使混凝土结构出现分布较广的冻胀型裂缝。干燥裂缝也是比较常见的裂缝形式，混凝土结构水分蒸发后，内部成分粘连不稳固，致使干燥型裂缝出现【1】。外力侵入性裂缝主要是指施工地区周边出现地震或爆炸等大型能量冲击造成的外力影响。

2、施工工艺不合理

混凝土施工没有严格按照规定进行，出现质量不合格现象，铁路工程局部地区集料较少，施工中没有严格执行施工规范。混凝土强度不均匀，容易引起开裂现象。如果是在高温季节施工，水分蒸发快，混凝土表面容易干燥，或者昼夜温差大，加快了混凝土应力集中，导致裂缝出现。

3、荷载过大

由荷载因素产生的裂缝是混凝土工程在常规静态和动态荷载以及次生外力情况下引起桥梁体裂缝。在桥梁设计阶段，对桥梁结构及模型结构设计失误或漏算，结构的假设受力和施工后的实际受力出现较大的偏差，施工过程中，技术人员与施工人员交图纸研究未达成一致，知识错误施工。各种建设材料的挤压，增加了桥体负载，各种工作的实施改变了结构的受力特点。外部作用引起的次生应力使桥梁体出现裂缝。

4、混凝土养护不到位

混凝土养生不及时，水分蒸发过快，内外收缩不均匀，导致混凝土不能承受较高的干缩而出现开裂现象。铁路工程施工中忽视建立完善的管理制度，没有配备专业管理人员，施工管理不到位，对施工质量控制不严格，降低了工程质量，出现裂缝现象。由于缺乏严格的管理制度，施工中任意变动混凝土配合比，混合料的搅拌不均匀，容易导致裂缝出现。

5、施工操作不当

施工过程中未能严格遵守相关作业规范和标准，造成操作失误，也是路面裂缝的形成原因之一。例如混凝土的混合振动搅拌时间设置太长，或是垫层与模板吸收水分不足等原因也会造成路面形成凝缩裂缝；浇筑混凝土完成之后，过长时间的抹干压光操作会致使混凝土中的细骨料上浮，从而导致在混凝土表面形成一层富含Ca（OH）2的水泥浆，Ca（OH）2与空气中的大量CO2发生剧烈的化学反应，最后使得路面形成龟裂状裂缝；钢筋受到腐蚀后，与混凝土的紧密结合受到破坏，当受到载荷作用后就会发生开裂；施工过程没有分层分段进行也有可能造成路面开裂。

四、铁路工程施工中混凝土裂缝防治的具体措施

1、合理选择原材料

1.1 水泥温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热。为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中Ca3IA和Ca3Si的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。

1.2 骨料：①粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利；②细骨料，宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。

1.3 加入外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：①减水剂对混凝土开裂的影响，减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的；②引气剂对混凝土开裂的影响。引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利【2】。

2、合理控制混凝土的配置比例

混凝土配置过程中，如果注入了容易吸收的骨料，其干缩就会增加，其中的含泥量增加时，也会增加混凝土的干缩性。在混凝土中掺入粉状煤灰材料，或者减水剂，可以使混凝土获得较好的抗渗性，有利于混凝土表面处理。技术操控人员应该根据实际情况，决定掺配比例，其中包括浇捣工艺、工人操作水平以及结构剖面等现实情况，合理选择最佳的混凝土设计方案，针对施工现场资源量大小，适时调整配置比例。改善骨料级配，掺入粉煤等减少凝胶材料的多余用量，降低水化热反应，配合使用合适的掺合料与外加剂，抑制碱骨料反应。

3、严格控制混凝土温度

首先要尽量减少混凝土发热的情况。选择低水化热和具有较久凝聚时间的水泥，以便混凝土温度的降低；掺入缓凝剂或者高效减水剂，以便增强混凝土强度，并节约工程的水泥和水量，尽量降低干缩的发生率；最好选择较大粒径、颗粒完好并且具有较好级配的粗骨料，最终节约水泥和水的用量；尽量使用低流动性混凝土，使用合适的水灰比，降低单位体积混凝土对水的需求量。其次要严格控制混凝土的浇筑温度。在夏季，应降低原材料的温度，争取在低温度的清晨和晚上浇筑；运输工具和泵送管路要做好遮荫，避免混凝土升温；埋设冷却水管，借此管灌进冷水实现降温。最后要注重做好表面的温度和湿度保持。保持足够时间的保暖和表面湿润，让混凝土表面逐渐冷却和干燥，增加混凝土的强度，最终有效避免出现拉应力开裂。养护方式主要有覆盖洒水和蓄水养护，时间应该在14天以上。

4、科学进行混凝土的搅拌与浇筑

铁路工程混凝土施工，对于混凝的材料用量，混凝土的搅拌时间等等都是有着严格明确的要求的；同样材料的大体积混凝土浇筑都要比一般的混凝土浇筑的搅拌时间要长，同时混凝土的实际投料过程必须有专人进行控制管理，要保证材料的使用量严格的按照设计进行。大体积混凝土的浇筑过程也是层层进行的，一般俩说都是从底层开始，在下一层的混凝土处于初凝时，就可以进行上一层的混凝土浇筑过程，在混凝土结构尺寸的短边开始沿着长边进行推进，在浇筑过程中，要准备好振捣器，混凝土振捣器的使用顺序也是有着要求，必须要先使用插入式的，才能使用平板式的；这样才能够保证振捣浇筑过程的质量达到要求，减少混凝土出现裂缝的可能性【3】。

5、科学选择裂缝治理方式

5.1 表面处理法。这种方法就是指用环氧树脂或水泥砂浆对混凝土构件表面的轻微裂缝进行涂刷处理。这样处理的表面裂缝必须是浅且细的不严重的裂缝，裂缝还没达到钢筋的表面，常常使用高标号砂浆涂抹表面。一旦发现表面裂缝的贯通底部发生漏水，可以在构件的表面贴补防水片来处理。

5.2 灌浆、嵌缝封堵法。在混凝土裂缝较大、较长、较深的情况下使用此种方式。具体操作为将调制好的灌浆混凝土灌入嵌入裂缝中，达到彻底的封堵。这种方式一般适用于对桥体整体结构的稳固有重大影响和威胁的裂缝和有防渗要求的桥梁工程。浆液材料中有强力粘合剂，硬化之后可以紧密粘合裂开的混凝土结构，从而保障其结构的稳固性。

结束语

铁路工程中，混凝土占据着重要地位，它的质量直接关系着整个铁路工程的发展，在具体的工程中，要科学进行混凝土施工，促进铁路工程质量的有效提高。

参考文献：

[1]马晓飞. 铁路工程施工中混凝土裂缝的成因与改进建议[J]. 中国新技术新产品，2014，07：51.

[2]姜鑫. 铁路工程施工中混凝土裂缝的成因与防治技术研究[J]. 科技与企业，2013，05：141+145.

[3]于洋. 铁路工程中混凝土裂缝成因及防治措施探讨[D].济南大学，2010.