鐵路工程施工中混凝土裂縫的成因與防治研究

摘要：針對鐵路工程中低齡期混凝土裂縫（如收縮裂縫、溫度裂縫等）產生的原因，作出不同類型路橋建筑工程裂縫的預防措施和治理方法，對提高混凝土施工水平有借鑒意義。

關鍵詞：低強度混凝土；裂縫；原因分析；防治措施

中圖分類號：N0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2011）13-0314-02

混凝土在硬化過程中（低齡期）產生的裂縫不僅影響混凝土的外觀，還給工程質量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術措施，控制和減少混凝土中裂縫的數量和寬度。本文分析了低齡期混凝土裂縫產生的原因，提出了緩解裂縫產生的措施，并介紹了幾種常見的裂縫治理辦法。

一、鐵路工程中低強度混凝土裂縫的類型

低強度混凝土裂縫類型主要有收縮裂縫與溫度裂縫、外荷作用產生的裂縫、施工縫處理不當引起的接茬縫等。

（一）收縮及溫度裂縫

1.混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發散失，使水泥石中的凝結膠體干燥收縮產生變形，由于模板（和外力）的約束，變形產生應力，當應力值超過混凝土的抗拉強度時，就會出現干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的，走向沒有規律。

2.水泥水化過程中產生大量的熱量，在混凝土內部和表面間形成溫度梯度可能產生應力，當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬，夏季較窄。隧道中溫度裂縫的產生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關。

3.自身收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起。但它不是由于水向外蒸發散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降，形成彎月面，產生所謂的自干燥作用，進而使混凝土體的相對濕度降低，體積減小。

（二）荷載裂縫

模板或堵頭板沒有固定牢固，或過早脫模，或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產生變形裂縫。低齡期混凝土因強度低，更容易產生荷載變形。荷載變形裂縫主要發生在隧道襯砌與拱涵混凝土，在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已經引起了廣大工程技術人員的重視。

（三）施工縫（接茬縫）

施工過程中由于停電、機械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷，當中斷時間超過混凝土的初凝時間而繼續澆筑混凝土時，原有的混凝土表面沒有進行鑿毛處理，或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈，也沒有鋪水泥砂漿墊層就在原混凝土表面澆筑混凝土，致使新舊混凝土接茬間出現裂縫。

二、鐵路工程中混凝土裂縫形成的原因分析

（一）施工工藝或現場操作不規范

1.攪拌混凝土時原材料計量誤差大，沒有根據砂、石料的實際含水量及時調整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。在混凝土運輸及泵送過程中違規加水的現象也比較普遍。

2.混凝土澆筑時不振搗或漏振，混凝土均質性差。造成混凝土中出現氣孔等空隙，在混凝土硬化過程中造成內部出現微裂縫。

3.盲目追求施工進度，隨意提前脫模時間，使低強度混凝土過量承受荷載，破壞了混凝土結構。脫模后沒有進行混凝土的潮濕養護。

4.夏季施工時砂、石料露天堆放，無切實有效的降溫措施，混凝土人模溫度高。冬期施工時間采取的防寒保溫措施不力。

（二）原材料質量差、配合比設計不合理

水泥品種選擇不當，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂級配差，含泥量超標，碎石中石粉含量大，針、片狀物過多，影響了水泥與骨料的膠結。

（三）裂縫產生的綜合性

1.在低強度大體積混凝土施工中，材料、配比準確的情況下，未及時養護，會造成溫度收縮，但同時混凝土自身收縮會與其疊加，內部與表面拉應力值增大，使裂縫寬度加大。

2.因低強度混凝土水泥用量小，對其坍落度規范要求為10mm~30mm，但施工中為減小混凝土離析現象往往控制在0mm~10mm，這樣水灰比<0.35。水灰比的變化對干燥收縮和自身收縮的影響正相反，即當混凝土的水灰比降低時干燥收縮減小，而自身收縮增大。如當水灰比＞0.5時，其干燥作用和自身收縮與干縮相比小到可以忽略不計；但是當水灰比＜0.35時，體內相對濕度會很快降低到80％以下，自身收縮與干縮則接近各占一半，這時收縮裂縫就是兩者之和。

三、鐵路工程中混凝土裂縫的治理

混凝土作為多種材料組成的脆性材料，裂縫的存在是客觀的，作為施工單位應加強混凝土的施工管理，避免或減少混凝土裂縫的產生。對于出現的裂縫，應認真分析原因，分清是有害裂縫還是無害裂縫，并對有害裂縫進行處理，防止裂縫繼續發展，影響結構的穩定。混凝土表面常出現一些沒有擴展性的細微裂縫，這種裂縫是穩定的，不會影響結構的使用和耐久性。從美觀考慮，可先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環氧樹脂漿液二至三遍，最后用刮抹料、調色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍混凝土顏色一致。

環氧樹脂漿液配比為環氧樹脂∶501稀釋劑∶二甲苯∶乙二胺=1∶0.2∶0.35∶0.08。刮抹料配比為水泥∶水=

1∶0.35。調色料配比為水泥∶白水泥∶107膠＝5∶3∶1。施工時配比應經試驗加以確定。

四、鐵路工程中預防或緩解混凝土裂縫的措施

（一）嚴格控制原材料的質量技術標準

1.水泥。施工現場多使用普通硅酸鹽水泥，但應盡量減少單位水泥用量。不同品牌、不同規格、不同批次的水泥不能混用。

2.碎石。根據泵送管路的內徑，盡可能選用級配良好的碎石或卵石。嚴格控制含泥量≤1%，針、片狀物含量≤15%，粒徑以5mm~31.5mm為宜，最大≯40mm。

3.砂。采用級配良好的中砂，細度模數應為3.0~2.3，粒徑＜0.315mm的顆粒含量所占比例宜為15％~20%，嚴格控制含泥量在3％以內。為方便混凝土的運輸、泵送和澆筑，砂率取35％~45％。

4.水。最好選用飲用水。當采用其他水源時，應按現行《混凝土拌合用水標準》（JGJ63）的規定進行檢驗，pH 值應＞4。水灰比越大，混凝土的干燥收縮越大，水灰比過小，混凝土干縮與自收收縮之和過大；因此，應嚴格控制混凝土用水量是減少裂縫的根本措施。施工中水灰比在0.45~0.55之間，混凝土入泵坍落度控制在（12±2）cm。

5.摻合料。（1）粉煤灰比表面積小，需水量低，不僅能有效降低混凝土的干燥收縮值，還可以改善混凝土的流動性、黏聚性和保水性。在水泥中摻入原狀或磨細粉煤灰后，可以降低混凝土中水泥的水化熱，推遲水化熱峰值的出現，減少絕熱條件下的溫升，有利于控制溫度裂縫的產生。粉煤灰的摻加在水工大體積混凝土施工中應用比較廣泛。 （2）摻加適量的膨脹劑可以補償混凝土的收縮，增加密實度，提高混凝土防滲抗裂能力。

6.外加劑。高效減水劑能夠有效減少拌合用水，降低水化熱，延緩水化熱釋放速度，從而減少溫度裂縫，但摻量過多，會引起混凝土的膨脹和開裂。施工時必須慎重選擇外加劑的品種和摻量。

（二）嚴格混凝土施工工藝

1.混凝土的拌合。 （1）嚴格按施工配料單計量，定期檢查校正計量裝置。加強砂石料含水率檢測，及時調整拌合用水量。（2）控制混凝土的人模溫度。（夏季施工）當氣溫高于32℃ 時，砂石料、攪拌機應搭設遮陽棚，用冷水沖洗碎石降溫，并盡量安排在夜間澆筑混凝土。

2.混凝土的灌筑。（1）混凝土在運輸和泵送過程中嚴禁加水。（2）適當放慢灌筑速度。對隧道襯砌，兩側邊墻對稱分層灌筑，到墻、拱交界處停1h~1.5h，待邊墻混凝土下沉穩定后，再灌筑拱部混凝土。

3.混凝土的脫模、養護。（1）混凝土拆模時的強度必須符合設計或規范要求，嚴禁未經試驗人員同意提前脫模，脫模時不得損傷混凝土。 （2）傳統的混凝土灑水養護方法，增加了文明施工的難度，灑水也不均勻，使混凝土早期強度得不到保證，建議使用噴涂混凝土養護液的方法進行養護。

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[責任編輯 陳鶴]