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摘要：随着国家大力开展高铁建设，我国铁路预制箱梁的需求量不断增加，对混凝土浇筑工艺和质量的要求也越来越高。但是我国预制箱梁混凝土裂缝现象普遍存在，文章根据实际情况分析了预制箱梁生成过程中造成混凝土裂缝的原因，并根据引起裂缝的原因提出几点建议，为改善我国的混凝土材料的使用和提高浇筑工艺以减少裂缝提供一些参考。
关键词：预制箱梁；混凝土；裂缝；产生原因；控制措施
近几年来，全国各地都在大力建设高铁，我国铁路事业得到了高速发展，铁路预制箱梁在铁路建设中被越来越广泛的应用，对铁路预制箱梁的质量标准审查也越加严格。在预制箱梁的生产现场每天都在进行混凝土的浇筑，在我国混凝土裂缝非常普遍，就算在施工过程中采取各种措施仍存在裂缝现象。混凝土裂缝是影响预制箱梁质量的因素之一，混凝土裂缝会破坏预制箱梁的整体性和耐用性。因此，控制裂缝在混凝土浇筑中有非常重要的意义。
1裂缝的类型
（1）预制梁梁端、腹板等厚部区浅裂缝。在表面较浅范围内，一般出现于腹板及端部较厚部位，箱梁中腹板大截面与翼板小截面间产生。宽度在0.1mm以，下长度不一。
（2）预制梁面龟裂。预制梁上表面出现横竖交错、无规律、不规则的网状裂。
（3）预制梁面拉毛部位横向裂缝。梁面放坡底部拉毛部位垂直于预制梁纵向。大致沿钢筋方向或平行于钢筋方向。
（4）预制梁泄水孔周边裂缝。这种裂缝通常由泄水孔处为起始点逐步向外延伸。
（5）预制梁周边裂缝。预制梁的四周棱角部位，垂直于棱边，间距大小不均，宽度棱角处宽，逐渐向里变窄。
2裂缝成因
预制箱梁混凝土表面出现裂缝情况从设计缺陷、混凝土原材料、混凝土配合比、浇筑工艺、施工温度、湿度、张拉工艺、台座沉降等方面进行剖析，绘制出因果分析图见图1。根据因果分析图，通过调查分析，现场验证，现场检测，现场试验，认为预制箱梁端头、顶面和预留孔周围混凝土表面裂缝主要原因如下。
图1 混凝土表面裂缝因果分析图
1.1设计缺陷
箱梁端头钢筋布置不合理，保护层过大，预留孔处没有加强钢筋，应力过分集中。
1.2混凝土原材料
1）水泥：水泥安定性不良，水泥中f-CaO超标。超量的f-CaO与水泥浆体中的Ca（OH）2发生急剧反应，生成钙矾石等矿物，体积成倍增长，向外扩张，产生裂缝；这就是常说的水泥安定性不良引起的破坏作用[3]。水泥熟料中的C3A收缩为C3S和C2S收缩的3倍，为C4AF收缩的4.5倍，C3A含量越大水泥的收缩越大；比表面积越大（细度越细），同等条件下，混凝土自收缩越大，单位体积混凝土产生的水化热较大，混凝土结构内外温差较大；水泥中K2O和Na2O等碱含量过高，会发生碱-骨料反应，使混凝土急剧膨胀而开裂。2）骨料：砂、石料中含泥量或含粉量过大，大大降低水泥浆与骨料间的黏结力，易产生收缩裂缝；骨料级配过差，影响混凝土内胶结力。骨料若为活性骨料，极易产生碱-骨料反应导致混凝土出现裂缝。骨料弹性模量过大，导致混凝土弹性模量较大，同等条件下温度变化时，产生的温度应力就较大。3）掺和料：粉煤灰掺量和矿粉细度，矿粉越细，活性越高，水化收缩量和自收缩量越大，混凝土越易出现裂缝。试验数据表明：低水胶比混凝土的自收缩随着粉煤灰掺量的增加而减小。
2.3混凝土配合比设计
混凝土配合比水胶比越小，在同等条件下混凝土越密实，其内部水分迁移较困难，在外界无水分补充时，内部相对湿度降低较快，则自收缩较显著，易出现裂缝。同等条件下，单位体积混凝土中胶凝材料用量大，则硬化后的收缩和徐变就越大。单位体积混凝土中碱含量不能过大，否则易发生碱-骨料反应产生裂缝。
2.4混凝土施工工艺
1）浇筑顶板时，人、机械和施工工具承压顶板钢筋，使上层钢筋变形下沉，致受负弯矩的钢筋保护层加厚，构件有效高度减小，产生与受力钢筋垂直方向的裂缝。2）混凝土振捣不密实，不均匀，出现的麻面、蜂窝等缺陷极易形成荷载裂缝的起源点。3）混凝土流动性较低，浇筑过快，在水泥浆硬化前振捣不足，硬化后沉实过大，在浇筑后产生塑性裂缝。4）混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，在新旧混凝土或施工缝间产生裂缝。5）施工模板刚度太小，在浇筑混凝土时，因侧压力作用使模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。
3铁路预制箱梁混凝土裂缝的控制措施
由上述分析可知温度等因素都会引起混凝土开裂，为了保证工程的施工质量，施工中应该采取一定的措施控制混凝土开裂，就此，笔者提出以下几点建议。
3.1采取一定的温度控制措施
为了防止混凝土开裂，在施工过程中要采取相应的措施控制温度。首先，要选择低热或中热的水泥，改善骨料级配，减少水泥的用量以减少水热化。其次，在混凝土中添加煤灰、矿粉等具有缓凝、、减水、增塑等作用的外加剂，减少水泥量的同时改善混凝土的保水性和流动性，以降低水化热。同时，寒冷季节要对混凝土表面做相应的保温措施，防止遭遇寒潮；炎热的季节可以在混凝土中埋水管，用冷水降温，浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
3.2加强施工工艺质量
要加强混凝土的混合搅拌过程中的工艺质量，增强混凝土质量以减少裂缝现象。第一要合理设计混凝土的配合比，可以加入多种材料以控制水灰比，可以增加骨料的使用量，采用电子设备严格的控制坍落度，达到降低水泥用量，改善混凝土干缩的现象。第二，提高混凝土的搅拌加工工艺，混凝土凝固时间不能太短，下料时不能太快，浇筑时要掌握合适的时间和力度，搅拌混凝土时加水或用水冷却碎石以降低温度，在降低混凝土浇筑温度的同时提高抗裂度。第三，加强混凝土的养护，在浇筑后，及时用麻布等材料覆盖，尽快进行养护并延长养护时间，采取洒水、设置挡风设施、预留通气孔等手段进行养护。在施工中还要控制拆模和落架时间，避免梁体过早受力。
3.3控制支架地基处理的质量
要控制因为地基沉降、支架变形产生的裂缝，就要在打地基和搭建支架系统时对其质量做严格的把控，要保证地基的承载力达到要求，在施工过程中地基不能被水浸泡。同时，合理的设计支架，要使支架杆件分布均匀、刚度保持一致，达到对强度和刚度的要求。施工后要对支架进行预压测试，沉降情况要符合标准。
结束语
综上所述，在工程实施中导致预制箱梁混凝土裂缝的原因很多，包括温度、支架地基等原因。为了更好的进行铁路的施工以及保证施工质量，减少混凝土裂缝现象，就需要在施工过程中对混凝土材料的选择和质量的把控、混凝土的配比比例以及搅拌工艺和施工中支架地基质量采取严格的管理和控制措施。相信随着对混凝土材料和预制箱梁的研究不断深入，预制箱梁混凝土裂缝产生的原因分析会更加透彻，控制措施也会更加有效。
参考文献
[1]李学民.高铁箱梁预制过程中的温度控制研究[D].北京交通大学,2013.
[2]李俊伟.铁路大型预制箱梁施工现状与探索[J].建材与装饰,2017(06):266-267.
论文作者:王洋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 骨料论文; 水泥论文; 支架论文; 钢筋论文; 地基论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;