铁路工程施工中混凝土裂缝产生原因及解决方案

张锦鹏 西安铁一院工程咨询监理有限责任公司工程师

混凝土裂缝的出现不但会导致铁路项目的建设工期受到影响，而且会让项目建设质量下降。为此，在铁路项目建造期间，预防混凝土出现开裂问题是确保项目如期完成、质量达标非常重要的环节。

1 铁路工程施工中混凝土裂缝的类型

1.1 收缩和温度裂缝

1.1.1 收缩裂缝

这种裂缝多出现在混凝土表面，形状不规则。产生的成因是混凝土硬化过程中由于水分的散发和流失造成混凝土的形状发生改变，水泥中的凝结胶体在第一时间凝结，且收缩之后出现变形，当形变的内力超过外力的约束时，混凝土表面会出现裂缝。

1.1.2 温度裂缝

形成规律是冬季裂缝较窄，夏季相对较宽。其产生的原因是当水泥遇到水时产生大量的热量，混凝土的内部会产生一定的温度力，当温度力大于其本身的可靠强度时，就会让水泥发生形变进而产生裂缝[1]。

上述两种裂缝出现的原因如下：一方面，施工工艺不规范，这是由于施工人员不了解原材料的性能，不能对原材料加以保护造成的；另一方面，原材料质量不达标，不达标的原材料本身的承受力不足。

1.2 施工裂缝

施工裂缝也称为接茬缝，其产生原因主要是在施工过程中突然出现意外（停水、停电、机器故障等），机器突然停止运转，导致混凝土的浇筑不能一气呵成，一旦中断时间超过混凝土的初凝时间，或者在第二次浇筑时没有对原有表面进行凿毛处理，没有冲洗干净，自然就会出现施工裂缝[2]。这种情况一旦发生，需要施工团队及时处理好故障，保证工程顺利进行，此种情况对施工队的应变能力要求极高。

1.3 荷载裂缝

造成这种裂缝的原因有三：一是模板不够牢靠；二是混凝土脱模时间过早；三是在脱模过程中承受了较多的外力，造成混凝土自身形状发生改变。其中，低龄期混凝土较易发生荷载裂缝，位置多在隧道衬砌上，对工程质量影响颇大。这种裂缝多是因施工队经验不足或者技术不规范造成的，如一些公司一味追求施工进度，在施工过程中脱模时间过早或者模具不固定，或者施工技术人员不能有效把控现场。

2 铁路工程中产生混凝土裂缝的原因

一般来说，在铁路施工过程中形成裂缝的原因有三方面：一是原材料质量不佳，二是施工工艺不够规范，三是混凝土配比不严格。

2.1 原材料质量不佳

多数施工单位以施工质量为代价来获取较高的企业效益，没有把控好原材料的质量。首先，铁路工程通常通过竞标方式选择施工承包单位，而承包单位要考虑自身的利润，在追求利润最大化的同时会造成一些施工单位以低价为采购导向，首选的原材料是价格最低的原材料，并未考虑原材料的质量。其次，虽然一些施工单位会对材料质量加以考虑，购买性价比较高的原材料，但是接收原材料时未严格检测其质量，浑然不知接收的原材料质量较差，继续投入使用进行施工。最后，在上述两道工序不存在问题的情况下，部分企业忽略了对所买建材的保护工作，尤其是在温度较高的夏季，把建材裸露在空气中，建材经过阳光暴晒，内部架构受损，导致混凝土自身的稳定性下降。

2.2 施工工艺不规范

大部分施工企业将进度视为最关键的要素，在没有制定整体的施工方案之前，便根据自身的实践经验盲目开工。部分施工企业聘用施工队伍时，未对施工人员进行全方位的管理，致使施工人员存在质量认识不到位等问题。这些因素均会导致施工过程中产生混凝土配比不合格的情况，不按照配比进行调配导致拌合过程中混凝土结构不平稳，在施工期间产生开裂问题。进行浇筑作业时，因为外部要素的影响突然停止浇筑，或者在硬化期间出现气孔，并且在反应环节没有全部排出这些气孔，均会导致混凝土质量低劣，降低混凝土使用质量。在养护期间，因为施工企业没有科学开展养护工作，导致混凝土中水分快速蒸发，从而产生冷缩问题，导致混凝土本身的架构毁坏，从而产生裂缝。

2.3 混凝土配比不严格

施工队伍在进行铁路施工时，忽视混凝土配比，用水量过大使混凝土的干缩性增大，或者水泥用量过多造成混凝土出现收缩。混凝土配比设计不准确，未严格按照规则进行配比，均极易造成混凝土出现裂缝，最终影响混凝土的质量。

2.4 其他因素

（1）如果混凝土的体积较大或者强度较低，并且施工人员配好材料之后未全面养护混凝土，那么不仅会加速温度收缩现象，而且会加重混凝土的内部收缩现象，进而加大混凝土内部的表面应力和宽度。（2）在实际铁路施工中，混凝土的离析现象难以控制，离析时混凝土表面现象不太明显。当水和水泥的比值大于0.5时，可以直接忽略收缩的程度和干燥的作用；当水和水泥的比值小于0.26时，混凝土自身的湿度在瞬间降低至80%以下，混凝土自身的干燥和收缩比例占半，干燥和收缩之和就是收缩的裂缝[3]。

3 预防铁路施工中混凝土裂缝的措施

3.1 全面保证混凝土原材料的质量

综合分析混凝土裂缝产生的原因之后，可以从3个方面来把控原材料的质量问题：第一，施工单位应以双方利益为前提来签订合同，严格按照合同的要求进行原材料的选择及采购，做到诚实守信、双方共赢。第二，加强拌合站人员培训，规范施工人员的操作规范，保证施工过程更加合理、顺利。第三，运用专业的技术手段来对购买的原材料进行保护。如果遇到天气恶劣的情况下，对原材料选择适宜的堆放位置，并在上面加盖一层薄膜，避免出现雨淋和暴晒现象，进而导致施工材料不达标。

表1 混凝土混合比方式

3.2 全面规范施工工艺

施工单位试验人员在进行混凝土配合比时，要严格按照配比要求，合理科学控制混凝土内部的水泥量及水量，进而保证成品混凝土满足铁路工程的施工要求。同时，确保浇筑时不间断，使混凝土的内部结构不被破坏。此外，对混凝土的养护工作加以重视，避免由于内部水分蒸发过多使内部结构遭到损害。依据裂缝的现实状况，选用合适的增固方法。例如，粘贴钢板加固法、大截面加固法、绕丝法等提升稳固性的方法，或者使用预应力加固法、增加支撑加固法等侧面提升稳固性的方法，进而让裂缝的解决方法更灵活，让混凝土架构的承重性能得以改善、结构强度得以提升[4]。

3.3 严格控制混凝土配比

为了保证铁路施工顺利进行，必须全面控制混凝土水泥和水的比例。在实际进行配比时，必须确保所有原料进入施工现场时，再将实际的样本送入实验室，配置完成后就能确定混凝土的配比。科学合理的混凝土配比措施不仅可以增加混凝土内部的强度，而且能使其经久耐用[5]。控制混凝土混比的方式如表1所示。

3.4 利用灌浆法对温度裂缝进行处理

温度裂缝大多出现在混凝土结构的表层，在很大程度上影响着结构的稳固性，并且裂缝的产生会让外部环境中的一些杂物侵入混凝土内部架构。为此，一定要使用灌浆法高效处理这类裂缝。为降低温度裂缝出现的概率，在混凝土作业期间，一定要保证混凝土材料配比合理，恰当降低水泥的使用数量；在混凝土拌合期间，应尽可能使用同种规格、同种类别的混凝土。加入添加剂时，也应遵照适量、适度准则，不可过度添加[6]。灌浆法是依托压送设施，把修补裂缝的浆液灌注到缝隙中，以实现处理裂缝的目标。一般可使用水泥式与化学式的浆液灌注方法。运用这两种方法时，应依据裂缝的实际状况选取，以取得理想的处理效果。

4 结语

在施工过程中，铁路混凝土工程常常会发生结构裂缝问题，裂缝的出现不仅会使混凝土的强度降低，而且会大大降低其使用寿命，同时会影响铁路工程结构的美观性。所以，必须全面保证混凝土原材料的质量、全面规范施工工艺、严格控制混凝土配比，把裂缝的危害降到最低，进而提高整个铁路工程的施工质量。