鐵路工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生原因及解決方案

張錦鵬 西安鐵一院工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司工程師

混凝土裂縫的出現(xiàn)不但會導(dǎo)致鐵路項目的建設(shè)工期受到影響，而且會讓項目建設(shè)質(zhì)量下降。為此，在鐵路項目建造期間，預(yù)防混凝土出現(xiàn)開裂問題是確保項目如期完成、質(zhì)量達標非常重要的環(huán)節(jié)。

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(xiàn)在混凝土表面，形狀不規(guī)則。產(chǎn)生的成因是混凝土硬化過程中由于水分的散發(fā)和流失造成混凝土的形狀發(fā)生改變，水泥中的凝結(jié)膠體在第一時間凝結(jié)，且收縮之后出現(xiàn)變形，當(dāng)形變的內(nèi)力超過外力的約束時，混凝土表面會出現(xiàn)裂縫。

1.1.2 溫度裂縫

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

上述兩種裂縫出現(xiàn)的原因如下：一方面，施工工藝不規(guī)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(zhì)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(chǎn)生原因主要是在施工過程中突然出現(xiàn)意外（停水、停電、機器故障等），機器突然停止運轉(zhuǎn)，導(dǎo)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(xiàn)施工裂縫[2]。這種情況一旦發(fā)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(yīng)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(fā)生改變。其中，低齡期混凝土較易發(fā)生荷載裂縫，位置多在隧道襯砌上，對工程質(zhì)量影響頗大。這種裂縫多是因施工隊經(jīng)驗不足或者技術(shù)不規(guī)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(shù)人員不能有效把控現(xiàn)場。

2 鐵路工程中產(chǎn)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(zhì)量不佳，二是施工工藝不夠規(guī)范，三是混凝土配比不嚴格。

2.1 原材料質(zhì)量不佳

多數(shù)施工單位以施工質(zhì)量為代價來獲取較高的企業(yè)效益，沒有把控好原材料的質(zhì)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(dǎo)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(zhì)量。其次，雖然一些施工單位會對材料質(zhì)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(zhì)量，渾然不知接收的原材料質(zhì)量較差，繼續(xù)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(yè)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(jīng)過陽光暴曬，內(nèi)部架構(gòu)受損，導(dǎo)致混凝土自身的穩(wěn)定性下降。

2.2 施工工藝不規(guī)范

大部分施工企業(yè)將進度視為最關(guān)鍵的要素，在沒有制定整體的施工方案之前，便根據(jù)自身的實踐經(jīng)驗盲目開工。部分施工企業(yè)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(zhì)量認識不到位等問題。這些因素均會導(dǎo)致施工過程中產(chǎn)生混凝土配比不合格的情況，不按照配比進行調(diào)配導(dǎo)致拌合過程中混凝土結(jié)構(gòu)不平穩(wěn)，在施工期間產(chǎn)生開裂問題。進行澆筑作業(yè)時，因為外部要素的影響突然停止?jié)仓?，或者在硬化期間出現(xiàn)氣孔，并且在反應(yīng)環(huán)節(jié)沒有全部排出這些氣孔，均會導(dǎo)致混凝土質(zhì)量低劣，降低混凝土使用質(zhì)量。在養(yǎng)護期間，因為施工企業(yè)沒有科學(xué)開展養(yǎng)護工作，導(dǎo)致混凝土中水分快速蒸發(fā)，從而產(chǎn)生冷縮問題，導(dǎo)致混凝土本身的架構(gòu)毀壞，從而產(chǎn)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(xiàn)收縮?；炷僚浔仍O(shè)計不準確，未嚴格按照規(guī)則進行配比，均極易造成混凝土出現(xiàn)裂縫，最終影響混凝土的質(zhì)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(yǎng)護混凝土，那么不僅會加速溫度收縮現(xiàn)象，而且會加重混凝土的內(nèi)部收縮現(xiàn)象，進而加大混凝土內(nèi)部的表面應(yīng)力和寬度。（2）在實際鐵路施工中，混凝土的離析現(xiàn)象難以控制，離析時混凝土表面現(xiàn)象不太明顯。當(dāng)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(dāng)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(yù)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(zhì)量

綜合分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因之后，可以從3個方面來把控原材料的質(zhì)量問題：第一，施工單位應(yīng)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(xùn)，規(guī)范施工人員的操作規(guī)范，保證施工過程更加合理、順利。第三，運用專業(yè)的技術(shù)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(xiàn)雨淋和暴曬現(xiàn)象，進而導(dǎo)致施工材料不達標。

表1 混凝土混合比方式

3.2 全面規(guī)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(xué)控制混凝土內(nèi)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(nèi)部結(jié)構(gòu)不被破壞。此外，對混凝土的養(yǎng)護工作加以重視，避免由于內(nèi)部水分蒸發(fā)過多使內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到損害。依據(jù)裂縫的現(xiàn)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(wěn)固性的方法，或者使用預(yù)應(yīng)力加固法、增加支撐加固法等側(cè)面提升穩(wěn)固性的方法，進而讓裂縫的解決方法更靈活，讓混凝土架構(gòu)的承重性能得以改善、結(jié)構(gòu)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(xiàn)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?？茖W(xué)合理的混凝土配比措施不僅可以增加混凝土內(nèi)部的強度，而且能使其經(jīng)久耐用[5]?？刂苹炷粱毂鹊姆绞饺绫?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(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)的表層，在很大程度上影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并且裂縫的產(chǎn)生會讓外部環(huán)境中的一些雜物侵入混凝土內(nèi)部架構(gòu)。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(xiàn)的概率，在混凝土作業(yè)期間，一定要保證混凝土材料配比合理，恰當(dāng)降低水泥的使用數(shù)量；在混凝土拌合期間，應(yīng)盡可能使用同種規(guī)格、同種類別的混凝土。加入添加劑時，也應(yīng)遵照適量、適度準則，不可過度添加[6]。灌漿法是依托壓送設(shè)施，把修補裂縫的漿液灌注到縫隙中，以實現(xiàn)處理裂縫的目標。一般可使用水泥式與化學(xué)式的漿液灌注方法。運用這兩種方法時，應(yīng)依據(jù)裂縫的實際狀況選取，以取得理想的處理效果。

4 結(jié)語

在施工過程中，鐵路混凝土工程常常會發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫問題，裂縫的出現(xiàn)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(jié)構(gòu)的美觀性。所以，必須全面保證混凝土原材料的質(zhì)量、全面規(guī)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(zhì)量。