高铁桥梁建设中大体积混凝土裂缝的形成原因处理措施

【摘 要】在高铁桥梁建设中,大体积混凝土因其具备的优点被广泛应用.但我们也应该意识到,大体积混凝土结构也具有一定的复杂性,尤其是受其所处地质环境与选用材料等因素的影响,可能会导致裂缝的出现,影响结构的质量.正因为如此,如何保证高铁桥梁建设中大体积混凝土结构的质量引起人们的广泛思考.论文结合笔者研究,对高铁桥梁建设中大体积混凝土裂缝成因进行探讨,并提出解决措施.

【关 键 词】高铁桥梁；大体积混凝；裂缝；原因；防控

凭借其稳定性与安全性,大体积混凝土结构在高铁桥梁建设中具有无可比拟的优越性.但是同样要注意,如果因为水泥水化热反应、混凝土收缩等原因导致大体积混凝土结构出现裂缝,就会影响高铁桥梁建筑的稳定性、耐久性,使人们的生命财产安全受到威胁.

1.高铁桥梁建设中大体积混凝土裂缝形成原因

1.1水泥水化热反应导致裂缝出现

在水泥发生水化热反应时,会因为温度在短时间内骤然升高而影响混凝土内部的温度结构.实践证明,水泥在发生水化热反应时,产生的温度可高达70摄氏度.这在大体积的混凝土结构中表现尤为明显.比如说高铁桥梁中大型的高墩台混凝土结构,因为其结构大,导致散热效率较低.这一现象带来的必然结果就是导致混凝土内外温度有异,进而导致混凝土内外不同应力之间的相互作用,从而超出其抗拉极限,导致裂缝出现.

1.2混凝土收缩因素导致裂缝出现

所谓混凝土收缩,指的是混凝土硬化时伴随的体积缩小.对于高铁桥梁建设来说,采用的大体积混凝土结构会在混凝土逐步硬化的过程中缓慢缩小体积,这是因为在此过程中,其内部的水分会逐步蒸发,进而导致混凝土体积减小.据调查发现,混凝土的硬化收缩过程会持续将近4个月.在这漫长的过程中,一旦受到不均衡的外力作用,则可能导致裂缝出现.

1.3其他因素导致裂缝出现

除上述两点原因外,其他因素也会导致裂缝的出现.其一就是桥梁基础的不均匀沉降.桥梁基础的不均匀沉降会致使混凝土结构受到难以抗拒的拉伸破坏力,这种破坏力无疑会产生较大规模的裂缝.因不均匀沉降而导致的裂缝会一直伴随整个沉降,直到沉降稳定后裂缝才不会继续扩大.其二是混凝土混合比搭配不合理所致,这会使得混凝土出现塑性沉降裂缝.塑性沉降裂缝不可逆性很强,一旦产生了塑性沉降裂缝,其后期的裂缝修复工作也会有很大难度.

2.高铁桥梁大体积混凝土裂缝的科学预防

2.1优化结构设计

首先,要避免大体积混凝土结构出现裂缝,就需要在结构设计时合理分布钢筋,把握好混凝土结构工程的主要受力点,根据分散受力原理将结构受力合理分散,这就需要合理分布钢筋；其次在结构设计中要充分考虑好拉应力与压应力的关系,比如合理设计膨胀加强带、后浇带、应力释放带等,从而确保大体积混凝土结构内部的应力平衡适中,避免裂缝的出现；最后,重视地基的处理工作,尽最大可能减少地震等地质因素对高铁桥梁大体积混凝土结构的影响.

2.2优化混凝土配合比

一般来说,高铁桥梁施工中应该使用低热或者中低热水泥,并尽量控制水泥和水的混合比重.骨料的选择应该具有针对性,结合高铁桥梁大体积混凝土结构所处的地质环境和气候环境,灵活选择适宜的水泥类型.在混凝土原材料的选用上,要选用水泥水化热相对较低的低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,并尽量控制大体积混凝土的水化热低于270kJ/kg.为了避免骨料热胀冷缩现象导致的裂缝,骨料应该尽量选择不会过分热胀冷缩的材料.除此以外,粗骨料必须保证较大粒径,并降低低砂率.优化混凝土配合比时,还应该通过掺入一定的掺合料,从而减缓水泥水化热现象.在选择外掺剂时,要根据桥梁工程具体情况选择,例如选择缓凝高效减水剂.在设计混凝土配合比时,应综合考虑混凝土水化热、易性、稳定性三个施工目标.在确保结构强度的前提之下尽量降低水泥用量及水胶比,掺合料需要根据实际情况选择,最好能够反复试验,以便达到最佳配合比.

2.3严控施工环节

严控施工环节就要求在施工的各个环节都能保障混凝土的性能.在混凝土拌制阶段,需要着重考虑的是影响混凝土搅拌的温度因素以及配送时的时间因素.而在其浇筑阶段,必须使用符合实际情况的浇筑方法.这样可以避免在浇筑时出现中断的情况.振捣阶段,确保振捣质量,并在振捣之后做好大结构混凝土的收光处理.而在大体积混凝土结构的养护阶段,需要根据实际情况灵活选择养护方法.在浇筑过程中必须尽量缩短浇筑间隔时间,并保证在混凝土初凝之前完成大体积混凝土的浇筑.

2.4重视骨料的选择

混凝土骨料选择不恰当,则会影响混凝土性能发挥,从而导致裂缝的出现.所以,选择恰当的混凝土骨料是必不可少的.一般来说,石子应该使用较为坚硬、致密且没有裂缝的石料,这样才能保证耐久.而石子中的杂质含量理应符合相关规定标准.鉴于碎石混凝土性能优于卵石混凝土性能,因此在高铁桥梁建设中应使用碎石混凝土,以确保其抗裂性达标.

3.高铁桥梁大体积混凝土裂缝的修复

3.1对裂缝进行温度控制并进行温度预测分析

要有效解决混凝土裂缝问题,最佳办法是采取未雨绸缪的举措,对混凝土施工结构所处的温度场进行实时的监测,并充分考虑施工地的环境和气候,结合温度监控反馈资料与施工环境和气候制定有针对性的温度控制标准和养护方案.如今,计算机仿真技术以其仿真模拟、精确分析的优点被广泛应用于高速铁路桥梁建设工程当中并取得了丰厚的实际应用经验,我们要充分发挥该技术的优势来为施工期的混凝土质量保驾护航.

3.2采用混凝土浇筑

混凝土浇筑是工程中修复裂缝时广泛采用的一种方式.这种方式的前期工作非常复杂,需要对浇筑过程的分块、分层顺序、浇筑物体的流向、浇筑长度、宽度、时间进行严格而精密的计算.此外,还需要强化振捣过程,增大振捣强度,防止过振和漏振现象.要保证混凝土的持续供应,严格控制混凝土温度.浇筑过程结束之后要做好混凝土表面的平整工作,用铁滚筒进行碾压,增强混凝土表面严实性,降低裂缝发生的可能性.

3.3采用通水冷却方法

修复混凝土裂缝时,往往会采取分层浇筑的方式,而通水冷却方法正好适合分层浇筑的需要.用带有冷却水管的薄壁钢管进行浇筑,不仅可以避免管道漏水和阻塞现象的发生,而且可以通过流通的水来判定漏水和阻塞现象是否存在,并且可以实现对冷却水水温、流量、流速的实时监控,同时也有效监控混凝土结构的内外温度.

3.4压力灌浆水泥灌注法

压力灌浆水泥灌注法在实际运用过程中需要注意两点,第一点要详细、准确监测混凝土结构裂缝的数量和范围,并根据监测结果确定钻孔位置和灌浆用量,钻孔时要保证孔深超过裂缝面一定深度,深度大小随结构的不同而不同.第二点是灌浆之后的表面清理,按照从上倒下的顺序,用水对钻孔进行逐层清理,最后用空气压缩机吹干.

4.结语

综上所述,在高铁桥梁建设中,必须严格控制大体积混凝土裂缝,这是保障高铁桥梁质量的重要措施.因此,施工人员一方面需要提升自身的综合素质以及技能水平,另一方面也需要结合当地的实际情况,通过优化结构设计、合理把握混凝土配合比、保证施工环节的质量并重视混凝土骨料的选择,只有这样才能严控大体积混凝土裂缝的出现,保障施工质量.[科]

【参考文献】

[1]贾宪伟.高速铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝的原因分析与控制措施[J].建筑工程技术与设计,2014（10）.

[2]刘振伟.高铁桥梁施工中混凝土裂缝产生原因及处理[J].城市建设理论研究：电子版,2013.

[3]杨敏剑.高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].价值工程,2011（32）.