鐵路工程施工中混凝土裂縫產生原因及解決方案

張錦鵬 西安鐵一院工程咨詢監理有限責任公司工程師

混凝土裂縫的出現不但會導致鐵路項目的建設工期受到影響，而且會讓項目建設質量下降。為此，在鐵路項目建造期間，預防混凝土出現開裂問題是確保項目如期完成、質量達標非常重要的環節。

1 鐵路工程施工中混凝土裂縫的類型

1.1 收縮和溫度裂縫

1.1.1 收縮裂縫

這種裂縫多出現在混凝土表面，形狀不規則。產生的成因是混凝土硬化過程中由于水分的散發和流失造成混凝土的形狀發生改變，水泥中的凝結膠體在第一時間凝結，且收縮之后出現變形，當形變的內力超過外力的約束時，混凝土表面會出現裂縫。

1.1.2 溫度裂縫

形成規律是冬季裂縫較窄，夏季相對較寬。其產生的原因是當水泥遇到水時產生大量的熱量，混凝土的內部會產生一定的溫度力，當溫度力大于其本身的可靠強度時，就會讓水泥發生形變進而產生裂縫[1]。

上述兩種裂縫出現的原因如下：一方面，施工工藝不規范，這是由于施工人員不了解原材料的性能，不能對原材料加以保護造成的；另一方面，原材料質量不達標，不達標的原材料本身的承受力不足。

1.2 施工裂縫

施工裂縫也稱為接茬縫，其產生原因主要是在施工過程中突然出現意外（停水、停電、機器故障等），機器突然停止運轉，導致混凝土的澆筑不能一氣呵成，一旦中斷時間超過混凝土的初凝時間，或者在第二次澆筑時沒有對原有表面進行鑿毛處理，沒有沖洗干凈，自然就會出現施工裂縫[2]。這種情況一旦發生，需要施工團隊及時處理好故障，保證工程順利進行，此種情況對施工隊的應變能力要求極高。

1.3 荷載裂縫

造成這種裂縫的原因有三：一是模板不夠牢靠；二是混凝土脫模時間過早；三是在脫模過程中承受了較多的外力，造成混凝土自身形狀發生改變。其中，低齡期混凝土較易發生荷載裂縫，位置多在隧道襯砌上，對工程質量影響頗大。這種裂縫多是因施工隊經驗不足或者技術不規范造成的，如一些公司一味追求施工進度，在施工過程中脫模時間過早或者模具不固定，或者施工技術人員不能有效把控現場。

2 鐵路工程中產生混凝土裂縫的原因

一般來說，在鐵路施工過程中形成裂縫的原因有三方面：一是原材料質量不佳，二是施工工藝不夠規范，三是混凝土配比不嚴格。

2.1 原材料質量不佳

多數施工單位以施工質量為代價來獲取較高的企業效益，沒有把控好原材料的質量。首先，鐵路工程通常通過競標方式選擇施工承包單位，而承包單位要考慮自身的利潤，在追求利潤最大化的同時會造成一些施工單位以低價為采購導向，首選的原材料是價格最低的原材料，并未考慮原材料的質量。其次，雖然一些施工單位會對材料質量加以考慮，購買性價比較高的原材料，但是接收原材料時未嚴格檢測其質量，渾然不知接收的原材料質量較差，繼續投入使用進行施工。最后，在上述兩道工序不存在問題的情況下，部分企業忽略了對所買建材的保護工作，尤其是在溫度較高的夏季，把建材裸露在空氣中，建材經過陽光暴曬，內部架構受損，導致混凝土自身的穩定性下降。

2.2 施工工藝不規范

大部分施工企業將進度視為最關鍵的要素，在沒有制定整體的施工方案之前，便根據自身的實踐經驗盲目開工。部分施工企業聘用施工隊伍時，未對施工人員進行全方位的管理，致使施工人員存在質量認識不到位等問題。這些因素均會導致施工過程中產生混凝土配比不合格的情況，不按照配比進行調配導致拌合過程中混凝土結構不平穩，在施工期間產生開裂問題。進行澆筑作業時，因為外部要素的影響突然停止澆筑，或者在硬化期間出現氣孔，并且在反應環節沒有全部排出這些氣孔，均會導致混凝土質量低劣，降低混凝土使用質量。在養護期間，因為施工企業沒有科學開展養護工作，導致混凝土中水分快速蒸發，從而產生冷縮問題，導致混凝土本身的架構毀壞，從而產生裂縫。

2.3 混凝土配比不嚴格

施工隊伍在進行鐵路施工時，忽視混凝土配比，用水量過大使混凝土的干縮性增大，或者水泥用量過多造成混凝土出現收縮。混凝土配比設計不準確，未嚴格按照規則進行配比，均極易造成混凝土出現裂縫，最終影響混凝土的質量。

2.4 其他因素

（1）如果混凝土的體積較大或者強度較低，并且施工人員配好材料之后未全面養護混凝土，那么不僅會加速溫度收縮現象，而且會加重混凝土的內部收縮現象，進而加大混凝土內部的表面應力和寬度。（2）在實際鐵路施工中，混凝土的離析現象難以控制，離析時混凝土表面現象不太明顯。當水和水泥的比值大于0.5時，可以直接忽略收縮的程度和干燥的作用；當水和水泥的比值小于0.26時，混凝土自身的濕度在瞬間降低至80%以下，混凝土自身的干燥和收縮比例占半，干燥和收縮之和就是收縮的裂縫[3]。

3 預防鐵路施工中混凝土裂縫的措施

3.1 全面保證混凝土原材料的質量

綜合分析混凝土裂縫產生的原因之后，可以從3個方面來把控原材料的質量問題：第一，施工單位應以雙方利益為前提來簽訂合同，嚴格按照合同的要求進行原材料的選擇及采購，做到誠實守信、雙方共贏。第二，加強拌合站人員培訓，規范施工人員的操作規范，保證施工過程更加合理、順利。第三，運用專業的技術手段來對購買的原材料進行保護。如果遇到天氣惡劣的情況下，對原材料選擇適宜的堆放位置，并在上面加蓋一層薄膜，避免出現雨淋和暴曬現象，進而導致施工材料不達標。

表1 混凝土混合比方式

3.2 全面規范施工工藝

施工單位試驗人員在進行混凝土配合比時，要嚴格按照配比要求，合理科學控制混凝土內部的水泥量及水量，進而保證成品混凝土滿足鐵路工程的施工要求。同時，確保澆筑時不間斷，使混凝土的內部結構不被破壞。此外，對混凝土的養護工作加以重視，避免由于內部水分蒸發過多使內部結構遭到損害。依據裂縫的現實狀況，選用合適的增固方法。例如，粘貼鋼板加固法、大截面加固法、繞絲法等提升穩固性的方法，或者使用預應力加固法、增加支撐加固法等側面提升穩固性的方法，進而讓裂縫的解決方法更靈活，讓混凝土架構的承重性能得以改善、結構強度得以提升[4]。

3.3 嚴格控制混凝土配比

為了保證鐵路施工順利進行，必須全面控制混凝土水泥和水的比例。在實際進行配比時，必須確保所有原料進入施工現場時，再將實際的樣本送入實驗室，配置完成后就能確定混凝土的配比。科學合理的混凝土配比措施不僅可以增加混凝土內部的強度，而且能使其經久耐用[5]。控制混凝土混比的方式如表1所示。

3.4 利用灌漿法對溫度裂縫進行處理

溫度裂縫大多出現在混凝土結構的表層，在很大程度上影響著結構的穩固性，并且裂縫的產生會讓外部環境中的一些雜物侵入混凝土內部架構。為此，一定要使用灌漿法高效處理這類裂縫。為降低溫度裂縫出現的概率，在混凝土作業期間，一定要保證混凝土材料配比合理，恰當降低水泥的使用數量；在混凝土拌合期間，應盡可能使用同種規格、同種類別的混凝土。加入添加劑時，也應遵照適量、適度準則，不可過度添加[6]。灌漿法是依托壓送設施，把修補裂縫的漿液灌注到縫隙中，以實現處理裂縫的目標。一般可使用水泥式與化學式的漿液灌注方法。運用這兩種方法時，應依據裂縫的實際狀況選取，以取得理想的處理效果。

4 結語

在施工過程中，鐵路混凝土工程常常會發生結構裂縫問題，裂縫的出現不僅會使混凝土的強度降低，而且會大大降低其使用壽命，同時會影響鐵路工程結構的美觀性。所以，必須全面保證混凝土原材料的質量、全面規范施工工藝、嚴格控制混凝土配比，把裂縫的危害降到最低，進而提高整個鐵路工程的施工質量。