铁路桥梁墩身混凝土裂缝的原因分析

在目前的铁路桥梁工程建设中，高墩大跨度的铁路桥梁应用越来越普遍，这其中比较常用的就是混凝土桥梁墩。随之而来的就是铁路桥梁混凝土墩身尤其是双线或者多线路桥墩墩身开裂问题，这是比较常见的质量通病。其墩身一旦出现裂缝，后期的维修费用相当高、难度较大，并且影响桥梁的正常使用和墩身的外表美观。
　　一、铁路桥梁混凝土墩身常见的几种裂缝形式及危害
　　（一）纵向贯穿桥梁混凝土蹲身的深层裂缝
　　这种裂缝一般出现在铁路双线或者多线桥墩墩身的对称两侧，当其拆模后约1~10天内出现，裂缝宽度会超过0.2mm，深度达到10cm，甚至贯穿整个墩身。在温度较低的区域，如果不严加控制会严重影响桥墩结构的安全。
　　（二）桥梁混凝土桥墩表面的龟裂纹
　　有些桥梁混凝土桥墩在拆模几天后，表面经常会出现不规则的缝隙宽度小于0.2mm的裂缝，此谓龟裂。这种裂缝的长度不等、深度也比较浅，但是其开裂面积很大。在初期，开裂仅仅会直接影响混凝土桥墩墩身的外观，后期开裂面积增加，容易渗入雨雪，尤其是在低温地区，会使其产生冻融膨胀应力，导致桥墩发生开裂、剥落。
　　（三）沿桥墩墩身护面钢筋的环向、纵向裂缝
　　此种裂缝只在桥墩护面钢筋外侧出现，其宽度在0.2mm以上，长度也不规则。这种裂缝出现情况较少，一旦出现，就要及时处理，否则会造成桥墩钢筋腐蚀，影响桥墩的寿命。
　　二、铁路桥梁混凝土墩身出现裂缝的原因
　　（一）混凝土桥墩墩身内部的温度应力
　　混凝土中混有胶凝材料，会与水发生化学反应发热，其内部的核心温度甚至高达50度，会形成很强的温度应力，造成混凝土桥墩开裂现象的发生。一般这种情况是造成纵向贯穿整个混凝土桥墩的深层裂缝的主要诱因。
　　（二）桥墩墩身的混凝土强度较低，承受荷载过早
　　铁路桥梁的混凝土墩身在混凝土凝固强度达不到标准要求或者设计要求时，就承受荷载，虽然能够正常使用，并且不会直接导致桥墩墩身受压开裂，但是加上桥墩内部极易出现的温度应力作用，其跟容易出现纵向贯穿裂缝。
　　（三）混凝土桥墩的坍落度比较大，施工不当
　　在铁路双线或者多线的桥梁桥墩施工时，施工方一般都是采用串桶浇筑方法，其位置通常都是分别设置于桥墩中心轴线两侧三米处。如果混凝土坍落度较大，浇筑时使用的粗骨料则堆积在串桶两侧附近，细骨料和水泥浆等流动较远，这时施工人员振捣不合理，就会导致墩身轴线附近粗骨料少、水泥浆较多的现象，其强度就会变小；同时该处发生温度应力作用时温度最高，此处极易形成贯穿裂缝。
　　（四）环境温差大
　　当混凝土桥墩进行拆模后，与室外的环境温度差异较大，桥墩的表面发生热胀冷缩作用，其表面出新了细微的拉裂纹。如果后期环境干燥，会导致细微增多。
　　（五）桥墩墩身护面钢筋保护层的厚度不足
　　桥梁桥墩施工时护面钢筋的保护层厚度如果没有按照设计要求或者规范进行，导致护面钢筋的定为不牢固，钢筋发生位移或者保护层垫块发生脱落，混凝土表面极易发生开裂。
　　（六）混凝土桥墩浇筑完成时收到扰动
　　当混凝土桥墩浇筑完毕后，在凝固之前其护面钢筋受到了自然或者人为的扰动，致使混凝土和钢筋脱离，造成桥墩出现裂缝。
　　三、铁路桥梁混凝土墩身出现裂缝的预防措施
　　（一）水泥的选用
　　在进行混凝土配比时，选用水化热比较低的硅酸盐水泥作为掺和材料，火山灰质水泥等。
　　（二）混凝土配合比的选择
　　在保证混凝土复合桥墩的设计要求或者规范的前提下，要最大程度上降低混凝土掺合料的单位用水量，采用低砂率、低水胶比、低坍落度、掺入高效减水剂、掺入高性能引气剂、掺入高量粉煤灰的“三低二掺一高”的设计原则，制出高强度、高韧度、低热化、高极拉值的抗裂性较高的混凝土。减低水泥的用量，掺入适当的粉煤灰，提高混凝土的强度。
　　（三）降低混凝土的入模温度
　　在进行浇筑混凝土桥墩时，最好避免让混凝土在阳光下直晒，并且在施工过程中，要定时对随时对其中的碎石洒水降温，还要保证水泥库的良好通风，拌料用的水也要预先在蓄水池中储存降温。
　　（四）掌握好施工过程中的温度
　　首先，要及时的了解混凝土内部的温度变化和其表面的温度变化，在混凝土内部埋设一定数量的测温点，一般布置为L型；每个测温点埋设两根测温管，一根置于混凝土的中心，监测混凝土中心的温度变化，另一根置于距表面1m的管底，监测混凝土的表面温度。前五天每隔1小时测一次温度，六天后每隔3小时测量一次，直至温度稳定。经过实际测验，混凝土内部温度变化的高峰值一般在第三天时发生，内外温差约为20度。
　　（五）降低水化热
　　强制降低混凝土内部的化学反应释放的水化热，即在混凝土内部装设冷却水管，循环通入冷却水。
　　（六）做好钢模拼接工作
　　要做好混凝土桥墩的钢模拼接工作，最大程度上防止混凝土局部接触到空气，防止导致混凝土桥墩表面的局部温度过低，使得产生温度应力。
　　（七）严格选择切实可行的施工工艺
　　在桥梁混凝土桥墩的施工中是利用泵送大体积混凝土，采用的方法为“分段定点，一个坡度，薄层进行浇注，循序渐进，一次到顶”。这种方法使得混凝土能够自然流淌形成斜坡，比较好的适应泵送施工工艺，防止混凝土的输送管道堵塞而进行拆装、冲洗及接长，提高泵送的工作效率，简化其沁水处理流程，在进行混凝土浇筑时防止其上下层浇筑间隔超出初凝时间。根据泵送混凝土工艺的特点，在浇筑带设置两个振动器，分别布置在混凝土的出料口和坡脚处。浇筑推进，振动器也推进，保证下部混凝土的密实度和整体的施工质量。浇筑结束后还要碾压压实。
　　除上述控制混凝土的裂缝对策之外，还可以减低混凝土的建筑速度，减少浇筑层的厚度，以及在后期的桥墩混凝土养护工作中，做好保温保湿工作，降低其稳定盈利，充分发挥其应力松弛效应。
　　总结：对于铁路桥梁墩身混凝土裂缝的原因和预防其出现裂缝是较为复杂和系统的综合工程。不同的地理环境、温度环境等条件下的不同工程，产生的裂缝的因素很多。经过长期的铁路桥梁工程实践证明，其裂缝的出现不是不可控制的，通过综合使用上述的一些技术措施几乎可以完全减少甚至避免的。随着新技术、新材料、新工艺的不断出现，设计水平、施工水平、管理水平的不断提高，只要在设计、施工、养护等多方面能够充分的综合考虑各种条件的影响，能够有效的避免危害桥墩墩身结构的裂缝的产生。