高鐵橋梁建設中大體積混凝土裂縫的形成原因及處理措施分析

何建利

【摘 要】在高鐵橋梁建設中，大體積混凝土因其具備的優點被廣泛應用。但我們也應該意識到，大體積混凝土結構也具有一定的復雜性，尤其是受其所處地質環境與選用材料等因素的影響，可能會導致裂縫的出現，影響結構的質量。正因為如此，如何保證高鐵橋梁建設中大體積混凝土結構的質量引起人們的廣泛思考。論文結合筆者研究，對高鐵橋梁建設中大體積混凝土裂縫成因進行探討，并提出解決措施。

【關鍵詞】高鐵橋梁；大體積混凝；裂縫；原因；防控

憑借其穩定性與安全性，大體積混凝土結構在高鐵橋梁建設中具有無可比擬的優越性。但是同樣要注意，如果因為水泥水化熱反應、混凝土收縮等原因導致大體積混凝土結構出現裂縫，就會影響高鐵橋梁建筑的穩定性、耐久性，使人們的生命財產安全受到威脅。

1.高鐵橋梁建設中大體積混凝土裂縫形成原因

1.1水泥水化熱反應導致裂縫出現

在水泥發生水化熱反應時，會因為溫度在短時間內驟然升高而影響混凝土內部的溫度結構。實踐證明，水泥在發生水化熱反應時，產生的溫度可高達70攝氏度。這在大體積的混凝土結構中表現尤為明顯。比如說高鐵橋梁中大型的高墩臺混凝土結構，因為其結構大，導致散熱效率較低。這一現象帶來的必然結果就是導致混凝土內外溫度有異，進而導致混凝土內外不同應力之間的相互作用，從而超出其抗拉極限，導致裂縫出現。

1.2混凝土收縮因素導致裂縫出現

所謂混凝土收縮，指的是混凝土硬化時伴隨的體積縮小。對于高鐵橋梁建設來說，采用的大體積混凝土結構會在混凝土逐步硬化的過程中緩慢縮小體積，這是因為在此過程中，其內部的水分會逐步蒸發，進而導致混凝土體積減小。據調查發現，混凝土的硬化收縮過程會持續將近4個月。在這漫長的過程中，一旦受到不均衡的外力作用，則可能導致裂縫出現。

1.3其他因素導致裂縫出現

除上述兩點原因外，其他因素也會導致裂縫的出現。其一就是橋梁基礎的不均勻沉降。橋梁基礎的不均勻沉降會致使混凝土結構受到難以抗拒的拉伸破壞力，這種破壞力無疑會產生較大規模的裂縫。因不均勻沉降而導致的裂縫會一直伴隨整個沉降，直到沉降穩定后裂縫才不會繼續擴大。其二是混凝土混合比搭配不合理所致，這會使得混凝土出現塑性沉降裂縫。塑性沉降裂縫不可逆性很強，一旦產生了塑性沉降裂縫，其后期的裂縫修復工作也會有很大難度。

2.高鐵橋梁大體積混凝土裂縫的科學預防

2.1優化結構設計

首先，要避免大體積混凝土結構出現裂縫，就需要在結構設計時合理分布鋼筋，把握好混凝土結構工程的主要受力點，根據分散受力原理將結構受力合理分散，這就需要合理分布鋼筋；其次在結構設計中要充分考慮好拉應力與壓應力的關系，比如合理設計膨脹加強帶、后澆帶、應力釋放帶等，從而確保大體積混凝土結構內部的應力平衡適中，避免裂縫的出現；最后，重視地基的處理工作，盡最大可能減少地震等地質因素對高鐵橋梁大體積混凝土結構的影響。

2.2優化混凝土配合比

一般來說，高鐵橋梁施工中應該使用低熱或者中低熱水泥，并盡量控制水泥和水的混合比重。骨料的選擇應該具有針對性，結合高鐵橋梁大體積混凝土結構所處的地質環境和氣候環境，靈活選擇適宜的水泥類型。在混凝土原材料的選用上，要選用水泥水化熱相對較低的低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，并盡量控制大體積混凝土的水化熱低于270kJ/kg。為了避免骨料熱脹冷縮現象導致的裂縫，骨料應該盡量選擇不會過分熱脹冷縮的材料。除此以外，粗骨料必須保證較大粒徑，并降低低砂率。優化混凝土配合比時，還應該通過摻入一定的摻合料，從而減緩水泥水化熱現象。在選擇外摻劑時，要根據橋梁工程具體情況選擇，例如選擇緩凝高效減水劑。在設計混凝土配合比時，應綜合考慮混凝土水化熱、易性、穩定性三個施工目標。在確保結構強度的前提之下盡量降低水泥用量及水膠比，摻合料需要根據實際情況選擇，最好能夠反復試驗，以便達到最佳配合比。

2.3嚴控施工環節

嚴控施工環節就要求在施工的各個環節都能保障混凝土的性能。在混凝土拌制階段，需要著重考慮的是影響混凝土攪拌的溫度因素以及配送時的時間因素。而在其澆筑階段，必須使用符合實際情況的澆筑方法。這樣可以避免在澆筑時出現中斷的情況。振搗階段，確保振搗質量，并在振搗之后做好大結構混凝土的收光處理。而在大體積混凝土結構的養護階段，需要根據實際情況靈活選擇養護方法。在澆筑過程中必須盡量縮短澆筑間隔時間，并保證在混凝土初凝之前完成大體積混凝土的澆筑。

2.4重視骨料的選擇

混凝土骨料選擇不恰當，則會影響混凝土性能發揮，從而導致裂縫的出現。所以，選擇恰當的混凝土骨料是必不可少的。一般來說，石子應該使用較為堅硬、致密且沒有裂縫的石料，這樣才能保證耐久。而石子中的雜質含量理應符合相關規定標準。鑒于碎石混凝土性能優于卵石混凝土性能，因此在高鐵橋梁建設中應使用碎石混凝土，以確保其抗裂性達標。

3.高鐵橋梁大體積混凝土裂縫的修復

3.1對裂縫進行溫度控制并進行溫度預測分析

要有效解決混凝土裂縫問題，最佳辦法是采取未雨綢繆的舉措，對混凝土施工結構所處的溫度場進行實時的監測，并充分考慮施工地的環境和氣候，結合溫度監控反饋資料與施工環境和氣候制定有針對性的溫度控制標準和養護方案。如今，計算機仿真技術以其仿真模擬、精確分析的優點被廣泛應用于高速鐵路橋梁建設工程當中并取得了豐厚的實際應用經驗，我們要充分發揮該技術的優勢來為施工期的混凝土質量保駕護航。

3.2采用混凝土澆筑

混凝土澆筑是工程中修復裂縫時廣泛采用的一種方式。這種方式的前期工作非常復雜，需要對澆筑過程的分塊、分層順序、澆筑物體的流向、澆筑長度、寬度、時間進行嚴格而精密的計算。此外，還需要強化振搗過程，增大振搗強度，防止過振和漏振現象。要保證混凝土的持續供應，嚴格控制混凝土溫度。澆筑過程結束之后要做好混凝土表面的平整工作，用鐵滾筒進行碾壓，增強混凝土表面嚴實性，降低裂縫發生的可能性。

3.3采用通水冷卻方法

修復混凝土裂縫時，往往會采取分層澆筑的方式，而通水冷卻方法正好適合分層澆筑的需要。用帶有冷卻水管的薄壁鋼管進行澆筑，不僅可以避免管道漏水和阻塞現象的發生，而且可以通過流通的水來判定漏水和阻塞現象是否存在，并且可以實現對冷卻水水溫、流量、流速的實時監控，同時也有效監控混凝土結構的內外溫度。

3.4壓力灌漿水泥灌注法

壓力灌漿水泥灌注法在實際運用過程中需要注意兩點，第一點要詳細、準確監測混凝土結構裂縫的數量和范圍，并根據監測結果確定鉆孔位置和灌漿用量，鉆孔時要保證孔深超過裂縫面一定深度，深度大小隨結構的不同而不同。第二點是灌漿之后的表面清理，按照從上倒下的順序，用水對鉆孔進行逐層清理，最后用空氣壓縮機吹干。

4.結語

綜上所述，在高鐵橋梁建設中，必須嚴格控制大體積混凝土裂縫，這是保障高鐵橋梁質量的重要措施。因此，施工人員一方面需要提升自身的綜合素質以及技能水平，另一方面也需要結合當地的實際情況，通過優化結構設計、合理把握混凝土配合比、保證施工環節的質量并重視混凝土骨料的選擇，只有這樣才能嚴控大體積混凝土裂縫的出現，保障施工質量。 [科]

【參考文獻】

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