铁路桥梁墩身混凝土裂缝成因及防治措施

铁路桥梁墩身混凝土裂缝成因及防治措

施摘要：铁路为我国交通运输做出了巨大贡献，铁路桥梁建设项目越来越多，人们对铁路桥梁建设质量问题加以重视。在进行铁路桥梁施工作业时，往往存在着难度大，周期长，风险高等特征，非常容易发生混凝土裂缝的问题。对此，必须从裂缝的成因着手，给出合理的整改对策，给整个工程的进行带来助力，从而能够在最大程度上降低建设方面的问题，且打造出安全有效的施工环境。关键词：铁路桥梁；墩身；混凝土裂缝；成因；防治措施引言在铁路交通发展的过程中，桥梁的发展也更趋向于大型化和复杂化，桥梁的质量相比于原来也有了更高的要求。自桥梁工程发展这么多年以来，裂缝问题一直是混凝土桥梁的一项通病。依据大量的工程实例，裂缝对于桥梁结构而言不可避免，或多或少的存在着，但其裂缝的发展程度可以通过措施进行控制。裂缝问题会同时涉及到多个领域，其中主要包含了岩土、结构、材料以及施工等方面。裂缝问题会或多或少的存在于混凝土的桥梁结构中，虽然裂缝不可避免但是可以通过处理措施将其控制在可控的范围之内，对裂缝的控制相对而言是一项较为复杂的技术。裂缝除了会影响桥梁的美观，更重要的是会削弱桥梁结构的耐久性，对生命财产安全造成威胁。所以加强对桥体裂缝原因的分析，提出解决措施具有十分重要的意义。1铁路桥梁墩身混凝土裂缝的主要特征铁路桥梁墩身混凝土开裂主要呈现以下特征：（1）裂缝多表现为竖向延伸，裂缝长度与墩体高度相接近；（2）墩体中间裂缝的宽度较大，该裂缝在两端延伸处逐步变细且最终消失；（3）裂缝数量多，宽度小，多以宽度在0.3mm以下的裂缝为主，同时也存在一些宽度较大的裂缝；（4）墩身两端的裂缝分布较少，而更多的裂缝集中在墩身部位；（5）拆模以后墩体裂缝更容易发生，主要是由于气温快速降低，加剧了裂缝的形成，一段时间以后，裂缝的总体数量虽然逐步增多，但裂缝宽度却不会有明显的变化；（6）墩体四周有回填土时，裂缝表现更为明显，主要表现为横向剪切裂缝。2铁路桥梁施工中裂缝的成因分析2.1从工程设计的层面分析（1）结构设计不科学。在设计阶段，经常会出现因设计人员专业能力不足、工作不细致认真，而导致的结构设计问题，使得铁路或桥梁的主体结构存在受力不均的严重问题，从而引发结构性裂缝；（2）设计准备工作不充足。现阶段很多设计单位或人员，忽视设计前的实地勘察工作，仅凭收集的数据信息和工作经验进行铁路桥梁设计，导致在后续施工过程中，经常出现设计方案与现场施工条件不符的情况，严重影响设计的可行性和工程的可靠性，显著增大裂缝的产生概率；（3）图纸绘制不认真。施工过程中，施工人员会严格按照图纸进行施工，但是经常会遇到，设计图纸标注不全面、绘制错误等情况，从而严重影响施工质量，造成裂缝。2.2施工原因铁路桥梁工程的施工因素直接制约着裂缝问题的发生，其施工方法非常复杂，如果不能规范化管理施工程序，易导致严重的施工质量和安全问题，增加不规范施工的情况，为整个工程造成安全隐患，路面裂缝问题随之发生。在铁路桥梁施工时，整个工程的施工过程具有较强的系统性和复杂性，每一个环节都是紧密相连的，如果任何一个环节出现不规范的施工现象，都会引发铁路桥梁裂缝情况。2.3荷载引起的裂缝这种类型的裂纹通常是由外载荷的直接应力和二次应力引起的。造成这一问题的具体原因是桥墩结构设计不能有效地考虑计算与模型之间的关系。结果造成结构条件不合理，设计截面不足，钢筋布置存在问题。桥梁工程施工环节荷载引起的裂缝，在一定程度上是由于结构处理不当、未能严格按照图纸进行施工造成的裂缝；或者是由于大型车辆过度滚动而产生的裂缝，或者是由于自然灾害导致。3提升铁路桥梁墩身混凝土裂缝控制质量的技术措施3.1施工材料控制铁路桥梁墩身混凝土开裂的控制，首先要从施工材料的质量控制出发，加强混凝土原材料的质量管理。施工材料的控制应该从以下几方面来开展：1） 水泥。水泥的水化热反应会加剧混凝土裂缝的形成，因此，施工过程中应尽量选用粉煤灰水泥、矿渣硅酸盐水泥等低水化热水泥。水泥的细度模数越大、标准越高、单位体积用量越多，混凝土的收缩越大且持续时间越久。当混凝土坍落度、强度确定后，在混合料中添加一定的减水剂与粉煤灰，就可以起到降低水化作用，并节约水泥的用量。根据工程经验可知，在混合料中使用了一定的外加剂和骨料以后，水泥用量可以节约25%〜30%。2） 集料。铁路桥梁墩身混凝土施工中，细集料最好选用级配良好、细度模数在2.3〜3.7的中粗砂；粗集料应选用级配良好，粒径在5〜40mm的大粒径骨料，并将针片状含量控制在10%，含泥量控制在1%以内。3.2强化设计管理设计方案是整个工程的核心，是后续工程顺利施工的基础。为使整个工程施工顺利开展，应严格管理工程设计工作。工程设计人员在设计施工图纸阶段，应从整个工程的实际情况出发，认真审核施工图纸的每一个细节，并深入现场考察施工位置的实际情况，从而使设计的施工图纸具有较强的可行性。施工图纸设计要严格遵循相关规定，加大力度审核图纸的实效性和科学性，及时与施工人员交流，确保施工图纸在满足工程实际要求的前提下，不断提升其安全性和科学性，防止铁路桥梁投入运营后出现裂缝的情况。3.3施工工艺控制墩身混凝土的施工流程复杂，为了有效对混凝土裂缝加以控制，施工过程中应加强施工工艺控制：（1）适当降低混凝土入模温度，在混凝土搅拌作业进行时，添加一定的冷却水，实现搅拌温度控制，在混凝土浇筑作业中，科学控制浇筑温度。（2）进行墩身分层浇筑作业时，每层的浇筑厚度都应该保持在300mm以内，且要注意对浇筑速度的控制，当浇筑速度过快时，由于水泥水化热产生的热量难以及时散发，可能会引起混凝土裂缝。（3）做好混凝土的振捣作业，通过振捣工具的选择，振捣时间的控制，提高混凝土密实度，严禁振捣时的过振作业，否则，墩身外表面可能会由于混凝土离析而引起质量问题。振捣作业结束以后，在墩顶开展二次抹面作业，并及时覆盖，维持一段时间的养护。（4）对于墩身下部易出现开裂问题的部位，在处理时可以通过布设小间距、小直径的温度钢筋，来改善混凝土的抗裂性。3.4裂缝修补方法对于修补目前常用的就是表面修补法，通过喷浆、填缝、抹浆来封闭桥体表面的裂隙;将水泥或者是化学材料通过压力灌浆的方式灌满内部的裂隙中；表面粘贴玻璃布或者是钢板材料除了能够封闭裂缝，还可以强化结构的强度与刚度。整体上，其中一种是为了能够提升结构的耐久性而进行的修补，这类方法主要是针对微细的裂缝、填缝以及非受力的裂缝；第二种就是已经确保了耐久性，在此基础之上来进一步强化受力方面而进行的修补，这类修补主要是针对裂缝较多、结构内部有空隙的情况。结语混凝土是现代工程施工中的重要材料，但易出现裂缝病害，不仅影响整体观感，还会对结构物的承载力造成影响，随之出现钢筋锈蚀等问题，混凝土的碳化现象愈发明显，整体耐久性持续下降，无法为结构的正常使用提供保障，甚至对人员的安全造成威胁。基于此，必须在施工中做好质量控制工作，分析可能出现的裂缝并采取针对性防治措施，确保混凝土使用效果，为工程项目的持续运营创造稳定环境。参考文献[1]刘涛，张浩杰.混凝土铁路桥梁墩身刚度及开裂对整体受力影响的有限元分析[J].铁路工程,2019,44(6