铁路双线桥墩混凝土裂缝控制分析

【摘 要】作为铁路双线桥墩混凝土施工过程中的常见质量问题，裂缝的出现会严重影响着铁路工程的整体质量。本文主要通过简单介绍双线桥墩混凝土的类型及控制原则，并对铁路双线桥墩混凝土裂缝问题提出几点控制对策。

【关键词】双线桥墩；混凝土；裂缝

在铁路工程施工中，最为常见的问题就是混凝土裂缝，其对铁路工程的质量造成极大的影响。其中，在铁路双线桥墩混凝土施工中，裂缝主要是由于温度、压力、收缩等因素引起。工程实践表明，温度应力与混凝土几何尺寸之间具有非线性的关系。因此在施工中必须要重视混凝土的抗力及温度等外在因素，并进行合理的控制，以预防裂缝的出现。

1 铁路双线桥墩混凝土的类别与控制原则

在铁路双线桥墩混凝土施工中，因温度应力造成的裂缝，可根据其成因分为两大类：（1）在浇筑混凝土的前期，水化热量会使混凝土的温度快速升高，再加上混凝土外部的散热条件不一致，容易导致混凝土的表面与内部出现温度梯度，表面出现较大的拉应力，而内部出现较大的压应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度后就会导致其表面出现裂缝；（2）混凝土浇筑完成几天后，混凝土从高温逐渐降为低温，若不采用有效的措施进行控制，就会导致混凝土出现收缩或变形，并因此受到地基及结构边界等条件的约束，从而引起温度应力，当应力大于混凝土的抗拉强度后，就会导致混凝土出现裂缝。因温度应力和混凝土几何尺寸之间具有非线性的关系，故通过提高混凝土的“抗力”与降低外来“应力”的原则进行控制。

2 铁路双线桥墩混凝土裂缝的控制策略

2.1 选用合理的混凝土材料

在铁路工程施工中，混凝土配合比的设计非常关键，必须要从满足工程施工要求、耐久性要求及强度要求等方面进行考虑。在设计混凝配合比的过程中，必须要在满足各项要求的基础上尽可能减少三相体的变化，并利用试样调整好三相体的体积。因此，必须要严格按照要求进行选料。无论是水、水泥，还是水灰比，都要进行精细的计算，并通过试拌调整以确定，以保证所选用的才能能满足工程耐久度及强度等要求。在选择水泥时，可采用普通硅酸盐水泥，但要在施工过程中控制好水泥的水化热量；而在选择骨料时，必须要分清粗、细骨料的质量标准，要求粗骨料的含沙量不得超过1.5%，而细骨料的含沙量不得超过1.0%。

2.2 混凝土的合理设计

混凝土的抗裂能力对铁路工程的施工质量具有重要的影响，因此必须要采用有效的手段提高混凝土的抗裂能力。在初始阶段，应计算好混凝土的抗裂能力，并对各个引起故障的因素进行考虑，以使混凝土的结构形式及各分块尺寸设计更加合理，还能在钢筋的布局上对混凝土进行合理规划，可通过增加抗裂钢筋以提高混凝土的抗裂能力。

2.3 外加剂的合理添加

为了满足铁路工程施工的要求，可在混凝土中添加适量的添加剂以提高混凝土的耐久性、强度及抗裂性。工程实践表明，在混凝土中适量加入添加剂，能有效减少用水量，并增强混凝土的收缩性，从而改善混凝土的整体性能。如在混凝土中加入高效减水剂，能有效减少拌合所需的用水量，并增加混凝土的耐久性及强度，有效改善混凝土的整体性能。另外，在工程施工中，粉煤灰在混凝土中应用越来越普遍，其具有降低混凝土水化热程度的作用，能提高混凝土的抗裂性能。但需要注意的是，若往混凝土中添入的粉煤灰过大，就会对高强度的抗裂型混凝土造成较大的影响，容易使混凝土的早期的抗拉强度大幅降低。因此，在铁路工程施工中，必须要严格控制好添入的粉煤灰量，尤其是在抗裂强度比较要求高的混凝土中，粉煤灰的添加量应在10%～15%之间。只有使粉煤灰的耐久性、强度满足施工要求，才能降低混凝土的水化热速率，以起到良好的抗裂效果。

2.4 混凝土浇筑的控制

在铁路工程施工中，尤其是在夏季的施工中，由于夏季温度比较高，无论是砂、石子，还是水的温度都比较高，因此造成混凝土在入模时的温度过高，当大气温度降低时就会产生较大的温差，使混凝土容易出现裂缝。因此，在铁路双线桥墩混凝土的施工中，必须要重视与控制好混凝土的入模温度，对于泵送浇筑的混凝土，应做好泵送管表面的增温保护工作。在搅拌的过程中可采用砂浆囊石等二次投料方式，以减少水化热的产生，从而提高混凝土的强度。在浇筑混凝土时，以缓慢下料，以免出现堆积现象。也可以采用二次振动的方法，将多余的水分去除，避免出现空隙，从而提高混凝土的粘结力。

2.5 混凝土的养护

混凝土在浇捣之后，由于水泥水化的作用，就会使混凝土逐渐凝结硬化，但水化作用必须是基于一定的温度、湿度下的。因此，为了使混凝土的硬化条件更适宜，使其强度更高，就必须加强对混凝土的养护。在养护过程中，应严格控制好混凝土表面与其内部的温度差，以免其表面温度受到环境因素的影响而出现较大的变化，因此需要做好混凝土的保养工作。可给予混凝土充足的水分，以防其表面脱水与确保其水泥的正常水化，从而提高混凝土的抗拉性能。需要注意的是，在水泥水化热时，应控制好其降温速度，计算好温差，以防出现较大的温度应力致使裂缝的出现。通常情况下，要合理控制混凝土的降温速率，可在其表面覆盖一层“棉被”，已将其表面温度控制在2～3℃/d的范围内。且要做好防风与湿度的保护，以保证混凝土的湿润。无论是夏季，还是在冬季，在进行混凝土拆模后，由于气温变化比较大，因此必须要采取合适的保温隔热措施进行防护，以避免混凝土出现较大的温度应力。在铁路双线桥墩施工中，混凝土在浇筑完成的2～3d后，其内部由于水化热作用，温度往往会达到最大值，而冷却状态下的温度可看作为抛物线关系 。

边界条件为：

；

若对混凝土徐变后的约束力进行分析，则为：

其中，σx（y）表示自约束力；H（tτ）表示徐变宋驰系数；E代表弹性模量；α为线性膨胀系数；T0为内外温差；?为泊松比。

当σx（y）大于Rf 时，就会导致出出现垂直方向裂缝。因此，对混凝土养护的关键是合理控制好内外温差T0，也就是保温、保湿控制。

3 结束语

综上所述，裂缝会严重影响铁路双线桥墩的施工质量，因此必须要加强对混凝土裂缝的有效控制，合理分析裂缝的类型及控制原则，从混凝土的材料、配置、添加剂的控制、浇筑控制以及养护等方面进行控制，以避免铁路双线桥墩混凝土施工裂缝的出现，从而提高铁路工程的整体质量。

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