試述鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因及其控制措施

陳高潮

摘要：近年來鐵路橋梁建設規模持續擴大，盡管在此過程中施工質量逐步提升，但也不可避免地存在一些問題，主要體現在墩身砼的開裂方面，進而難以實現車輛的安全通行，并且會影響墩身的外部美觀性，因此當前需要把握好溫度、濕度、結構設計等引發裂縫的因素，然后在此基礎上進行針對性處理。

關鍵詞：鐵路橋梁;墩身混凝土;裂縫成因;控制措施

鐵路橋梁的建設是一項工期長、規模大且極其復雜的工程，需要充分考慮材料、工藝、地質條件等多項因素。而墩身混凝土作為一個重要的施工環節，更應該引起關注。結合當前的情況來看，墩身裂縫現象較為普遍，在程度及形式上也存在一定的差異，而其成因也包含多個方面，最終不僅會降低鐵路橋梁的安全性能，同時還會增加經濟損失，因此必須嚴加控制。

一、裂縫成因

導致墩身混凝土裂縫的原因較多，主要包括以下幾點。第一是溫度，混凝土在硬化過程中水化熱釋放量會持續增加，導致內部核心溫度升高，形成表面拉應力，冷卻之后又會形成內部拉應力，如果這些力高于砼的抗裂能力，則會引發裂縫現象。第二是濕度，混凝土表面與內部的濕度變化情況差異較大，表面濕度始終處于變化狀態，并且某些時期變化十分劇烈，而內部濕度則處于較為平穩的狀態，升高或降低幅度較小且變化速度十分緩慢。基于此種原理，如果養護不當，導致砼表面濕度不夠均勻，則會導致砼外部干縮形變，引發裂縫問題。第三是凍脹，氣溫處于0℃以下時，飽和狀態的混凝土易冰凍，體積會直接增大，內部則會不可避免地產生膨脹應力[1]，從而引發裂縫現象。但如果墩身施工處于夏季，則無需考慮這一因素。第四是鋼筋銹蝕，銹蝕后鋼筋體積會增大許多，進而導致同處混凝土承受內壓力，裂縫后還會直接剝落。此種現象在腐蝕環境下最為常見，因此應統一做好墩身鋼筋的運送及安裝工作，避免長時間堆放在露天環境中。第五是結構設計問題，如果假設與檢驗結果偏差過大，則會選擇剛度不達標的墩身，進而影響墩身的合理布置，遺留許多安全隱患，增大了混凝土裂縫的可能性。第六是混凝土質量問題，包括砂石粒徑過小、水泥強度較低、級配方案與施工要求不符等。第七是施工因素。包括振搗棒插入位置有誤、振搗速度過快、漏振、振搗過度等，都會直接影響砼的密實度與均勻度;養護環節未能處理到位容易使砼在早期脫水，進而導致砼因收縮而產生裂縫。

二、防控措施

針對墩身混凝土裂縫，關鍵在于預防和控制，從根本上減少其所造成的危害。

（一）原材料質量

混凝土質量的控制要點在于以下幾個方面，第一是水泥，選擇水化熱較低的硅酸鹽水泥，并且應在混凝土強度達標的情況下盡可能減少水泥用量。第二是骨料，是一種直接影響砼抗拉強度的材料，因此需要選擇粒徑、潔凈度、含泥量與施工要求相符的骨料。細骨料可采用中粗砂，并添加適量粉煤灰，有效控制砼內部的拉應力[2]。第三是外加劑，主要包括減水劑、緩凝劑等，目的在于促使砼的和易性能夠有所提高，并確保水灰比不超過0.55，這對于延長砼的初凝時間具有重要作用，最長可延長至五小時左右。第四是配合比，重點在于合理控制水灰比，緩解收縮現象，最大程度地降低水化熱。但在施工現場水泥添加過量的現象較為常見，這盡管能夠在一定程度上提高砼的強度，但會導致收縮現象更加明顯，容易使得砼開裂，因此需要嚴加監管。

（二）溫度控制

在澆筑過程中加入水冷卻碎石，從而降低混凝土澆注溫度;環境溫度較高時將澆筑厚度控制在500毫米以內即可，不宜過厚，目的在于促使材料表面散熱速度更快;控制好不同層面混凝土的澆筑時間與速度，確保在前一層即將初凝時完成后層的澆筑;將測溫管布設于砼內部，測定砼內外部的溫度，計算溫差，確保不超過25℃。如果偏離該值，則應對原本所制定好的養護方案加以改進。

混凝土硬化時內部溫度會升高，因此需要鋪設冷卻管路，在澆筑結束后做好循環冷卻工作;合理控制管道的出水排放位置，以防對正常施工造成影響;初凝后可將已排出的水用來保溫及養護砼;養護結束后及時注漿和壓漿，以防處于中空狀態下的冷卻管影響砼的強度。

（三）施工監測

墩身施工能否順利開展取決于是否對施工現場進行了實時監測與問題反饋，只有這樣，才能了解砼溫度的變化與收縮狀態，并及時對已出現的問題加以調整，改善混凝土性能，提升其自身的抗裂性，進而從根本上減少裂縫。

（四）利用砼后期強度

墩身施工耗時較長，荷載施加難度高，因此可推遲砼強度的齡期，從原本的28d延長至50d以上，甚至90d[3]，這樣就能夠充分利用砼后期強度這一有利因素，最大程度地減少水泥用量，這時砼內部的溫度也會降低。此外，溫度階梯容易造成深度不同的裂縫，因此如果在施工期間溫度驟降，必然會對施工質量造成嚴重影響，從而使得砼產生表面裂縫。此種問題需要通過對混凝土進行保溫加以解決。

（五）結構設計

橋梁結構設計是一項重點，關鍵在于把握好構件抗與放之間的關系，避免因結構斷面在短時間內急劇變化而導致應力過于集中。配置構造鋼筋也是一項要點，需要合理選擇鋼筋直徑和數量，并配置尺寸合理、質量達標的橋面板等構件。同時，這也對施工人員提出了更高的要求，其必須熟知與構造鋼筋相關的知識及技術，這樣才能確保圖紙中的不合理之處及時被發現，并盡快告知設計人員，確保問題盡快得到解決。如果施工人員基本知識不過關，則會將設計上的誤差轉變為施工現實，從而造成不可估量的損失。

（六）澆筑技術

根據混凝土的特點選擇合適的澆筑方法;盡量在春秋季施工，以防環境因素影響施工質量，并且溫度較為適宜的季節也有利于精確化控制砼的入模溫度;插入振搗棒前確定好插入位置，以防插偏;振搗時控制好速度，確保振搗的均勻性，以防出現過振或漏振的現象;澆筑后應用土回填，能夠起到養護混凝土的作用;澆注時應分配專人進行監管，及時糾正施工偏差。

三、裂縫處理

預防措施的實施有利于減少裂縫，但如果因控制不當或不可控的因素導致裂縫已經形成，則應盡快進行修補，可采取以下幾種方法。第一是表面修補，能夠有效處理表面及深度型的裂縫，同時也不會對砼結構造成過于嚴重的影響，因此在裂縫修補中應用較為普遍。在具體操作的過程中需要將水泥漿涂抹于裂縫表面，在涂抹后還應考慮防腐問題，因此必須刷漆。第二是灌漿法。需要將漿料壓入裂縫中，促使其逐漸硬化，最終與原本的混凝土結構成為一體，形成穩固的砼結構，這種處理措施的優勢在于密封性能較好。第三是嵌縫法，作用十分顯著，具體操作方式是在裂縫處開槽，然后加入止水材料，在封堵裂縫的同時又可確保混凝土外觀的完整性[4]。第四是結構加固法，主要處理的是裂縫出現后影響混凝土性能的情況。結構與錨固補強均可，應根據實際情況合理選擇。

四、結語：

總而言之，墩身砼裂縫與環境、施工技術、工藝、材料質量都有一定的關系，因此在預防裂縫時應從多方面入手，并做好混凝土的養護工作。同時，裂縫出現時還應在最佳時間內進行修補，選擇合適的修補方法，避免因處理不及時導致裂縫范圍不斷擴大。

參考文獻：

[1]甘小江.高速鐵路橋梁墩身混凝土裂縫控制技術探討[J].山西建筑，2017，43（4）：186-188.

[2]張華，李海峰.公路橋梁墩身混凝土的開裂與防治[J].筑路機械與施工機械化，2014，29（4）：79-80.

[3]張廣偉.混凝土橋墩非結構裂紋成因及受力特性分析[J].科技資訊，2013，（16）：64-66.

[4]董旭明.關于橋梁混凝土墩身裂縫成因分析及其控制方法技術探究[J].黑龍江交通科技，2014，37（2）：95-97.