鐵路工程施工中混凝土裂縫的成因及改進(jìn)建議

張海粟

摘 要 在鐵路工程中，混凝土結(jié)構(gòu)裂痕裂縫是較為常見(jiàn)的問(wèn)題，其原因是復(fù)雜多樣的，這些裂痕不僅對(duì)工程的結(jié)構(gòu)美觀有著較大的影響，對(duì)于混凝土的質(zhì)量強(qiáng)度以及工程后期的使用性能、周期也有著不同程度的負(fù)面影響。因此，還需加強(qiáng)對(duì)混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作，選取有效的技術(shù)辦法強(qiáng)化施工技術(shù)能力，從而將該問(wèn)題合理地控制在可控的范圍之中，避免裂痕裂縫的產(chǎn)生以及降低該問(wèn)題所造成的危害影響，從而強(qiáng)化整個(gè)工程的施工質(zhì)量?；诖?，本文通過(guò)對(duì)該工程的混凝土裂痕類型以及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析探討，繼而得出相應(yīng)的優(yōu)化辦法，旨在為相關(guān)人員提供有益的參考。

關(guān)鍵詞 鐵路工程 混凝土裂痕 混凝土原料

中圖分類號(hào)：U215;TV331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0118-03

混凝土原料是一種費(fèi)用成本較低、取料較為便利、抗壓強(qiáng)度較強(qiáng)以及施工簡(jiǎn)單方便的一種原料，其經(jīng)常被應(yīng)用于各個(gè)建筑工程之中，尤其是鐵路工程施工。但由于該原料本身的缺陷，例如容易裂開(kāi)、抗拉性能低等特點(diǎn)，很容易在后期的施工中出現(xiàn)各種各樣的裂縫問(wèn)題，且對(duì)于整個(gè)工程的完整性、美觀性、安全性都有著巨大的影響。因此，在進(jìn)行鐵路工程施工的過(guò)程中，一定要選取有效的技術(shù)辦法，盡可能減少和降低該種問(wèn)題的發(fā)生概率和裂痕數(shù)量，從而更好地保障工程的施工質(zhì)量。

1 混凝土裂縫

1.1 概述

混凝土原料在建筑工程中屬于重要的工程原料之一，且其強(qiáng)度較高、整體性以及延展性能較強(qiáng)，并且其在耐磨性、耐火性方面也具有較好的優(yōu)勢(shì)，適用于防震抗暴工程[1]。同時(shí)其防震和防輻射能力強(qiáng)，適用于防護(hù)施工。但是在混凝土變硬的過(guò)程中，由于外部環(huán)境等因素的變化以及化學(xué)反應(yīng)等因素，其內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)力。若該應(yīng)力超出該原料的可承受范圍，那么其骨料就會(huì)與水泥粘接層或者水泥表層出現(xiàn)細(xì)微的裂痕，且該種裂痕可能會(huì)在溫度或者外部壓力等進(jìn)一步的作用下出現(xiàn)擴(kuò)張、加寬的現(xiàn)象，隨著時(shí)間的不斷推移，這些裂痕也會(huì)不斷地連接、貫通，從而形成更大的裂縫，對(duì)工程的安全質(zhì)量有著極大影響。因此，在進(jìn)行施工的過(guò)程中，還需有效地采取各種辦法控制裂痕裂縫，使其結(jié)構(gòu)能夠減少和控制裂痕的數(shù)量和寬度，尤其是針對(duì)有害的裂縫，盡可能地杜絕該類問(wèn)題發(fā)生，保障質(zhì)量安全。

1.2 類型分析

在進(jìn)行鐵路施工的過(guò)程中，其裂痕問(wèn)題發(fā)生的主要類型就是溫度型、收縮型、接茬型和荷載型，以下是對(duì)這幾種裂痕類型的主要分析。

1.2.1 溫度型裂痕

水泥在水化環(huán)節(jié)中，一定會(huì)產(chǎn)生極多的熱量，從而在該原料的面層以及內(nèi)部會(huì)形成較大的溫度差異，該種差異的產(chǎn)生就會(huì)有一定的應(yīng)力。若是該溫度的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該原料所能承受的范圍，那么就會(huì)出現(xiàn)該種類型的裂痕。且該種裂痕產(chǎn)生的寬窄程度也會(huì)因外部環(huán)境影響而產(chǎn)生變化，例如溫度較高的環(huán)境則會(huì)相對(duì)較窄。在鐵路隧道建設(shè)中，該類裂痕的產(chǎn)生一般與混凝土厚度以及水泥類型數(shù)量有相應(yīng)的關(guān)聯(lián)。

1.2.2 收縮性裂痕

在混凝土變硬的過(guò)程中會(huì)不斷地失去和散發(fā)自身的水分，從而很容易造成水泥過(guò)度凝結(jié)干燥收縮而造成的變形問(wèn)題，再加上模板或者外力等原因產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力[2]。當(dāng)該應(yīng)力的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其所承受的強(qiáng)度范圍后，就會(huì)形成該種裂縫。

1.2.3 接茬型裂痕

在鐵路工程的施工過(guò)程中，會(huì)因各種各樣的不利因素使混凝土的澆筑施工中斷，比如設(shè)備故障、停電維修等。若是中斷的時(shí)間比原料初凝的時(shí)間還長(zhǎng)，等到第二次施工時(shí)，其原來(lái)表面沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的清理，或者沒(méi)有進(jìn)行水泥砂漿的墊層鋪設(shè)工作，就直接進(jìn)行二次澆筑，那么就很容易讓前后澆筑的混凝土出現(xiàn)該種類型的裂痕問(wèn)題。

1.2.4 荷載型裂痕

在進(jìn)行鐵路工程施工的過(guò)程中，若其模板發(fā)生錯(cuò)位和提前脫落，或者在進(jìn)行脫模工作中受到較大的外力沖擊等情況發(fā)生，都會(huì)容易出現(xiàn)該種類型的裂痕。在混凝土澆筑的初期，其強(qiáng)度相對(duì)較低，因此很容易受到重?fù)魪亩a(chǎn)生變形荷載問(wèn)題，該類裂痕的發(fā)生區(qū)域一般都是在隧道施工或者拱涵施工中，且變形的概率也相對(duì)較大。

2 混凝土裂縫的成因分析

通常情況下，在鐵路工程施工的過(guò)程中，關(guān)于該類問(wèn)題形成的主要原因還是在于原料的質(zhì)量、施工工藝、設(shè)計(jì)質(zhì)量以及施工管理等各方面的影響因素。

2.1 施工原料質(zhì)量不合格

部分單位為了強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)效益，導(dǎo)致對(duì)于工程的質(zhì)量極度忽視，從而對(duì)于原料質(zhì)量的把控工作也十分輕視，選用了質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的施工原料。在進(jìn)行采購(gòu)的過(guò)程中，原料的質(zhì)量無(wú)法得到保障，在施工前期也沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)收質(zhì)檢工作，進(jìn)而不合格的混凝土原料就在該工程施工中使用[3]。這樣一來(lái)，形成裂縫的概率也會(huì)隨之增加，對(duì)工程質(zhì)量有著十分嚴(yán)重的影響?；蛘撸谠腺?gòu)買回來(lái)之后，沒(méi)有對(duì)其做好相應(yīng)的保護(hù)工作，將部分原料露天堆放，環(huán)境因素對(duì)原料質(zhì)量造成了很大的影響，導(dǎo)致原料后期在使用的過(guò)程中性能極其不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)裂痕情況。

2.2 施工工藝不規(guī)范

在進(jìn)行混凝土的攪拌施工中，若是相關(guān)人員對(duì)于原料質(zhì)量的計(jì)算失誤、不重視其配合比或者水泥原料用量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)造成混凝土含水量過(guò)多，造成其性能不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生裂縫。水分過(guò)多的混凝土其干縮性能也會(huì)增加，因此收縮型裂縫的發(fā)生概率會(huì)增加。在起初的攪拌施工中，其砂石原料的配比、水量的測(cè)定都需要嚴(yán)格地按照要求進(jìn)行控制。在澆筑施工中，一旦由于不可控因素造成施工停止，也會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生。或者在進(jìn)行振搗施工時(shí)，若漏搗或者不搗，也會(huì)造成混凝土氣孔增加，在凝結(jié)過(guò)程中由于其氣體無(wú)法及時(shí)有效排除從而產(chǎn)生裂痕，影響混凝土質(zhì)量，對(duì)后期的施工產(chǎn)生較大的安全隱患。

除此之外，施工工藝的不規(guī)范在混凝土養(yǎng)護(hù)方面也有體現(xiàn)。相關(guān)的施工單位為了追求施工進(jìn)度，在混凝土原料還未凝結(jié)到位就進(jìn)行脫模施工，然后運(yùn)用強(qiáng)度較低的原料來(lái)進(jìn)行承載，嚴(yán)重地破壞了原料中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于混凝土養(yǎng)護(hù)施工不規(guī)范，其水分的過(guò)度蒸發(fā)也會(huì)造成其收縮的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致變形的問(wèn)題出現(xiàn)，這種問(wèn)題會(huì)讓混凝土無(wú)法承受其收縮的速度進(jìn)而造成混凝土開(kāi)裂。在完成脫模施工之后，也沒(méi)有相關(guān)的人員對(duì)其進(jìn)行日常的養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致其產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題不斷加劇惡化[4]。

2.3 施工設(shè)計(jì)不規(guī)范

設(shè)計(jì)施工是整個(gè)工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是建設(shè)的初始環(huán)節(jié)，同樣也是造成裂縫裂痕原因的重要影響環(huán)節(jié)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員沒(méi)有將該原料在后期使用過(guò)程中可能會(huì)受到的外界因素影響的變化加以考慮，對(duì)該原料所能承受的強(qiáng)度、收縮等反應(yīng)變化的設(shè)計(jì)考慮不足。當(dāng)建筑在后期的使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的變化，該原料會(huì)由于長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)度負(fù)荷以及溫度變化等各種影響產(chǎn)生裂縫。此外，混凝土的壓實(shí)施工質(zhì)量較差也會(huì)造成混凝土在后期的使用中出現(xiàn)裂痕問(wèn)題。

2.4 溫度因素影響

由于混凝土內(nèi)外會(huì)存在一定的溫度差異，再加上該原料的本身的因素，該溫度差異會(huì)對(duì)整個(gè)原料的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)施工環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，其表面就會(huì)出現(xiàn)收縮狀態(tài)，且該收縮的力度超出原料本身的約束力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。反之，其就會(huì)出現(xiàn)拉力，且該拉力超出原料本身的抗壓性能時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

2.5 施工操作影響

由于鐵路工程所涉及的內(nèi)容相對(duì)廣泛，其施工過(guò)程也是十分的復(fù)雜繁瑣，再加上施工規(guī)模面積比較大，施工時(shí)間十分長(zhǎng)的特點(diǎn)，該工程裂縫問(wèn)題控制相比較其他工程難度會(huì)更大。若是在該工程施工的過(guò)程中，部分施工人員的操作不夠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，或者單位缺乏管理意識(shí)，質(zhì)量管控不達(dá)標(biāo)、施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管控松散、原料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)以及沒(méi)有做好相應(yīng)的原料把關(guān)工作、施工成品保護(hù)不到位等，都會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生[5]。

3 針對(duì)混凝土裂縫的優(yōu)化辦法

3.1 保障混凝土原料質(zhì)量

要保障混凝土原料的質(zhì)量，首先就要強(qiáng)化該原料中其他配料的質(zhì)量。要從購(gòu)料的供貨商信譽(yù)度開(kāi)始入手，不能一味的只在乎原料的價(jià)格。在進(jìn)行配料的采購(gòu)過(guò)程中，還需要專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，強(qiáng)化原料的前期檢查，避免不合格原料出現(xiàn)在施工場(chǎng)所。在保障原料質(zhì)量的同時(shí)，還需對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)管理，確保溫度和濕度適宜，才能更好地避免混凝土裂痕問(wèn)題發(fā)生。

3.1.1 砂石原料

該原料一般要選擇級(jí)配較好的中砂，其粒徑要求是<0.315mm，且顆粒的含量比例也要在15%左右，整個(gè)細(xì)度也要控制在2mm范圍內(nèi)，含泥量要低于3%左右，才能更好地促進(jìn)混凝土原料進(jìn)行輸送澆筑施工[6]。

3.1.2 水泥原料

在該工程施工的過(guò)程中，要盡可能地控制該配料的使用量，并且選用普通的硅酸鹽。除此之外，整個(gè)工程施工的水泥原料必須是統(tǒng)一品牌、批次以及規(guī)格，避免出現(xiàn)原料質(zhì)量參差問(wèn)題。

3.1.3 碎石原料

在該配料的選擇中，要考慮泵送管道的內(nèi)徑以及該原料的質(zhì)量。最好選用級(jí)配較高的碎石原料或者卵石原料，且含泥量也要低于1%，其他雜質(zhì)的含量低于12%，其粒徑大小不可大于40mm，一般都是10-20mm左右。

3.1.4 添加劑

混凝土原料配比的過(guò)程中，還需要控制添加劑的使用。只有合理地控制攪拌施工中的水量，降低其熱度的釋放，才能避免溫度裂縫的產(chǎn)生。但是若使用的水量過(guò)大，就會(huì)造成原料膨脹過(guò)度，因此在進(jìn)行施工過(guò)程中還需強(qiáng)化對(duì)添加劑用量的使用。

3.2 規(guī)范施工工藝

3.2.1 混凝土攪拌施工

除了對(duì)原料的配比加以重視，還需要在其使用的過(guò)程中及時(shí)的校正相關(guān)的計(jì)量器具，確保原料含水量的合理性。除此之外，還需合理控制混凝土的溫度，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境來(lái)控制其適宜的溫度，從而保障澆筑的質(zhì)量。例如，溫度過(guò)高的時(shí)候可以設(shè)立相應(yīng)遮陽(yáng)設(shè)備控制溫度，或者用冷水來(lái)對(duì)其進(jìn)行降溫控制等。

3.2.2 脫模養(yǎng)護(hù)施工

當(dāng)澆筑施工結(jié)束之后，還需要嚴(yán)格地按照規(guī)定和要求進(jìn)行脫模，不得過(guò)早脫模。在對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，可以通過(guò)選擇覆蓋等方式，避免混凝土受到外界環(huán)境因素的影響。

3.2.3 強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作

由于該工程施工人員數(shù)量較多，對(duì)其的監(jiān)管工作也十分重要。在該工程的施工過(guò)程中，還需加強(qiáng)人員的監(jiān)管工作，強(qiáng)化人員的責(zé)任意識(shí)，提高其專業(yè)能力以及使其能夠更加重視該工程的施工。在進(jìn)行施工的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)的秩序?qū)τ诠こ痰馁|(zhì)量也有一定的影響，而且對(duì)于混凝土裂痕問(wèn)題也有著一定的聯(lián)系[7]。

3.3 強(qiáng)化施工技術(shù)管理

鐵路工程的施工技術(shù)對(duì)工程有著決定性的影響，對(duì)混凝土原料的裂縫問(wèn)題也有著一定的影響，具體施工技術(shù)管理如下。

首先，要建立優(yōu)秀的施工團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化隊(duì)伍能力水平，深入加強(qiáng)對(duì)該施工技術(shù)的了解，從而保證在強(qiáng)化效率的同時(shí)，對(duì)工作質(zhì)量也有相應(yīng)的保障。其次，不要過(guò)度重視進(jìn)度管理工作，尤其是針對(duì)大型的施工工程，保證質(zhì)量才是工程建設(shè)的關(guān)鍵。最后，強(qiáng)化對(duì)施工流程和技術(shù)的管理，在進(jìn)行隊(duì)伍的選擇時(shí)，要對(duì)每一位人員資質(zhì)進(jìn)行審核，并確保每一位人員的技術(shù)能力達(dá)標(biāo)，建立好相應(yīng)的審核制度，加強(qiáng)人員對(duì)原料的審核，確保混凝土質(zhì)量以及施工方案的合理可行性。

3.4 加強(qiáng)后期的養(yǎng)護(hù)工作

首先，在進(jìn)行澆筑養(yǎng)護(hù)施工中，原料不可直接暴曬或者放置在溫度過(guò)高的地方，為了更好地避免收縮型裂痕的產(chǎn)生，還需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的覆蓋工作，確保原料的溫度和濕度控制在合理范圍中。其次，完成澆筑施工之后，若是在高溫季節(jié)，還需保證該原料的水分不會(huì)過(guò)度地流失、蒸發(fā)，還需對(duì)其進(jìn)行灑水施工。若是在該種情況下，還是發(fā)生了混凝土表面開(kāi)裂的問(wèn)題，就需要及時(shí)進(jìn)行處理，否則會(huì)導(dǎo)致裂痕問(wèn)題加劇[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)鐵路施工中的混凝土裂痕問(wèn)題，需要及時(shí)地做好解決防護(hù)對(duì)策，才能避免該類問(wèn)題發(fā)生。裂痕問(wèn)題不僅對(duì)鐵路的美觀性有著極大的影響，對(duì)其強(qiáng)度質(zhì)量也會(huì)有著巨大的威脅，會(huì)減少工程的使用期限。只有有效的控制施工中的混凝土裂痕問(wèn)題，才能更好地保障該工程質(zhì)量。因此，相關(guān)的施工單位還需加強(qiáng)重視，只有不斷地創(chuàng)新和強(qiáng)化其施工技術(shù)，才能更好地推動(dòng)建筑行業(yè)和交通行業(yè)的共同進(jìn)步。

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