汪子博

（上海鐵路局南京橋工段 210011）

下穿鐵路箱涵砼裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

汪子博

（上海鐵路局南京橋工段 210011）

下穿鐵路箱涵預(yù)制中，往往在箱體側(cè)墻出現(xiàn)不同程度的裂紋、裂縫現(xiàn)象，并且伴隨滲水問題的出現(xiàn)，出現(xiàn)的位置一般為頂板加強(qiáng)肋以下一米左右開始至底板加強(qiáng)肋以上一米位置。通常采用低壓注漿與高壓注漿方法，雖然能起到一定的效果，但是長年累計(jì)裂縫會(huì)擴(kuò)大，不斷處理不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，而且嚴(yán)重影響美觀，因此從源頭找出產(chǎn)生裂縫的原因并及時(shí)預(yù)防是關(guān)鍵。

框架橋 裂縫 溫度 收縮 養(yǎng)護(hù) 預(yù)防 措施

一、前言

下穿鐵路框架橋施工過程中，在箱體側(cè)墻出現(xiàn)不同程度的裂紋、裂縫及變形縫等裂縫。裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手，正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。

二、裂縫產(chǎn)生的原因分析

裂縫產(chǎn)生的主要原因：一是由砼內(nèi)外溫差、收縮引起。二是由于施工過程采用的工藝不當(dāng)，后期砼保養(yǎng)措施不當(dāng)；外荷載對(duì)鐵路箱涵產(chǎn)生裂縫影響不大。

1、溫度裂縫

首先，砼澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于砼的體積較大，大量的水化熱聚積在砼內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而砼與模板接觸位置散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，這樣就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力與溫度變形，會(huì)使砼內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如表面拉應(yīng)力超過此時(shí)的極限抗拉應(yīng)力，就會(huì)在其表面產(chǎn)生裂縫。這種裂縫通常只在砼表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生，多發(fā)生在砼施工中后期。

其次，澆筑砼時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱會(huì)使砼的溫度升高，由此產(chǎn)生的變形可能會(huì)受到已有模板的約束，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力。溫度的上升會(huì)使砼產(chǎn)生的膨脹變形，周邊的約束會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。而當(dāng)砼水化反應(yīng)減慢，溫度下降時(shí),又會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)其超過砼的當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。

溫度裂縫通常無一定規(guī)律，邊墻等大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò),寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的砼溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。

2、砼收縮產(chǎn)生的裂縫

砼收縮裂縫分為干縮裂縫與塑性收縮裂縫。

干縮裂縫多出現(xiàn)砼澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。主要是由于砼內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果,砼受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到砼內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。這種裂縫有時(shí)會(huì)成為貫穿全斷面的結(jié)構(gòu)性裂縫，給結(jié)構(gòu)帶來質(zhì)量隱患。

干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間。砼干縮主要和砼的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

塑性收縮是指砼在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋喉旁诮K凝前強(qiáng)度很小，受高溫或較大風(fēng)力的影響，砼表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使砼體積急劇收縮，而此時(shí)砼的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一，互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達(dá) 2～3m，寬 1～5mm。影響砼塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、砼的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。

3、施工工藝引起的裂縫

在施工工藝方面，澆筑過程中振搗不密實(shí)，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時(shí)抹壓實(shí)，分層澆筑每層厚度太大，砼水化熱產(chǎn)生的溫度較高，沒有及時(shí)有效的散發(fā)，以及后期包養(yǎng)措施不當(dāng)，產(chǎn)生收縮裂縫。另外，在澆筑時(shí)，如果使用的砼坍落度和外加劑不同，都會(huì)使砼產(chǎn)生不勻質(zhì)性，形成砼彈性模量也不同，使砼在收縮變形中形成局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂縫。

三、主要預(yù)防措施

1、溫度裂縫的預(yù)防措施

一是盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等；二是減少水泥用量,以控制澆筑溫度，并采取保溫養(yǎng)護(hù)等措施來限制砼內(nèi)部的溫度及內(nèi)外溫差；三是降低水灰比，一般砼的水灰比控制在0.6以下；四是改善骨料級(jí)配，摻加高效減水劑來減少水泥用量,降低水化熱；五是在砼中摻加具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善砼拌合物的流動(dòng)性，降低水化熱；六是充分考慮砼的澆筑環(huán)境。氣溫高的季節(jié),砼澆筑安排在溫度最低時(shí)，盡量降低砼的入模溫度，同時(shí)加強(qiáng)砼的振搗，提高密實(shí)度，使早期出現(xiàn)的微裂紋愈合，提高抗裂能力。冬季施工時(shí)，必須采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)可以增加砼中大骨料的含量，這樣可以減少砼中水泥的用量,從而起到降低水化熱的目的。

2、砼收縮產(chǎn)生裂縫的預(yù)防措施

一是選用收縮量較小的水泥，一般采用粉煤灰水泥，降低水泥的用量；二是砼的收縮受水灰比的影響較大，因此在砼配合比設(shè)計(jì)應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時(shí)摻加高效減水劑來增加砼的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量；三是澆筑砼之前，將模板澆水均勻濕透；四是加強(qiáng)砼的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長砼的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。澆筑完成后及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊等，保持砼終凝前表面濕潤；五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3、施工工藝產(chǎn)生裂縫的預(yù)防措施

為保證施工質(zhì)量，利于砼早期散熱，應(yīng)對(duì)厚砼進(jìn)行相對(duì)較長的分層施工，分4層，每層約800～900深（每一大層內(nèi)仍須做到斜面分層），待每層達(dá)到預(yù)定高度后略作停歇，約2～3h后砼完成相當(dāng)部分早期沉縮，及散發(fā)了大量的早期水化熱，此時(shí)再集中覆蓋下一層砼，并于兩層砼之間進(jìn)行二次振搗（二次振搗時(shí)間應(yīng)在下層砼初凝前，振搗棒插入振搗拔出后原位孔洞能立即恢復(fù)為準(zhǔn)），確保深厚砼施工質(zhì)量。

砼抹壓后，當(dāng)人踩在上面無明顯腳印時(shí)，隨即用塑料薄膜覆蓋嚴(yán)實(shí)，接縫得搭接蓋嚴(yán)，避免砼水份蒸發(fā)，且在薄膜上蓋兩層草包保溫養(yǎng)護(hù)，以減少砼表面的熱擴(kuò)散，延長散熱時(shí)間，減少砼內(nèi)外溫差。砼終凝后持續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)14d。很少發(fā)現(xiàn)砼表面有裂縫情況。

利用上述方法，在幾孔鐵路下穿箱涵中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)能有效的減少裂縫的產(chǎn)生，但是由于施工控制不能完全的達(dá)到理想情況，仍然有細(xì)數(shù)裂紋，仍需要在今后的施工中不斷鉆研更有效的方法。

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1007–6344（2015）01–0221–01