高速鐵路預應力混凝土梁施工裂縫控制技術研究

摘要：高速鐵路預應力混凝土梁施工期間，受內(nèi)外溫度差等因素的影響，容易導致裂縫數(shù)量較多且寬度較大?；诖?，需要對高速鐵路預應力混凝土梁施工裂縫控制技術進行進一步研究。詳細闡述了在混凝土配比、降低溫升、控制骨料、混凝土澆筑等方面進行了的多項優(yōu)化技術設計，并對其施工效果進行測試。測試結果顯示，施工預應力混凝土梁的裂紋數(shù)量共計53條，寬度在0.20mm以上的裂縫數(shù)量僅為8條，明顯優(yōu)于對照組。

關鍵詞：施工裂縫；配合比；澆筑；溫差梯度；分段分層

0 引言

對于高速鐵路施工項目而言，混凝土結構是實際鐵路土建工程建設期間最為主要的施工環(huán)節(jié)之一[1-2]。對于高速鐵路預應力混凝土梁而言，裂縫問題是難以避免的。一旦在高速鐵路預應力混凝土梁建設期間出現(xiàn)較為嚴重的裂縫，不僅會使得鐵路整體結構的抗壓性出現(xiàn)不同程度的下降[3]，同時也會導致預應力混凝土梁自身的防水性能難以達到設計要求。為此，如何實現(xiàn)裂縫的有效控制成為需要重點研究的內(nèi)容之一[4]。

結合上述分析，針對高速鐵路預應力混凝土梁出現(xiàn)裂縫，采取針對性控制措施是十分必要的。文獻[5]在對混凝土裂縫的影響因素進行綜合分析后，提出了相應的治理對策，但是該方法對于裂縫數(shù)量的控制效果存在進一步提升的空間。文獻[6]以跳倉法施工為基礎，設計了一種大體積混凝土裂縫控制技術，在極大程度上減少了裂縫的數(shù)量，但是裂縫的寬度相對較大?；诖?，本文以高速鐵路預應力混凝土梁為研究對象，綜合各種方法，對具體的施工裂縫控制技術進行針對性研究，并通過對比測試，驗證了裂縫控制技術的應用效果。

1 預應力混凝土梁施工裂縫控制技術設計

1.1 控制混凝土性能

混凝土的配合比設計時，應充分考慮預應力混凝土梁內(nèi)部溫度狀態(tài)對于裂縫產(chǎn)生的影響，通過確保混凝土內(nèi)部的溫度差穩(wěn)定在合理區(qū)間范圍內(nèi)，使其自身具備更高的抗裂性能[7-8]。

1.1.1 控制抗裂性能

從混凝土的抗裂性能角度出發(fā)，控制混凝土的強度等級不宜低于C35。在具體控制過程中，要合理選擇水泥、粗細骨料及粉煤灰為核心的混凝土原材料。

1.1.2 控制混凝土溫升

除此之外，導致預應力混凝土梁出現(xiàn)裂縫的另一個主要原因，就是內(nèi)部溫度的上升速度過快，較高的內(nèi)外溫度差，產(chǎn)生的內(nèi)外壓強對預應力混凝土梁表面的作用力較大，進而形成裂縫。

從降低混凝土溫升的角度出發(fā)，選用水泥以低熱水泥為主，同時在其中額外添加 20%的粉煤灰質(zhì)水泥，以此實現(xiàn)平衡水泥含水量的目的。

1.1.3 控制混凝土收縮

對于預應力混凝土梁裂縫的成因而言，混凝土自身的收縮程度也是需要重點控制的因素之一。針對此情況，主要通過降低預應力混凝土梁中的含水量實現(xiàn)，在混凝土原料中添加優(yōu)質(zhì)二級粉煤灰，具體的添加量以施工混凝土原料的總體積為基礎，按照1.5%～2.5%的標準添加。

1.1.4 控制混凝土強度以及硬度

最后，需對預應力混凝土梁強度以及硬度進行控制。細骨料的主要成分以粗砂為宜，同時需在粗料中添加一定量的碎石，將添加比例控制在5%～8%即可。按照上述的方式，將所有原料攪拌均勻后，靜置1.0～2.0d，之后投入到高速鐵路預應力混凝土梁施工中。

1.2 控制混凝土澆筑流程

1.2.1 采取分段分層澆筑方式

對于高速鐵路預應力混凝土梁裂縫控制施工，在具體的澆筑過程中，需以延緩溫差梯度為基本原則，對具體澆筑方式進行控制。

為了確保澆筑完成的混凝土內(nèi)外溫差能夠穩(wěn)定在目標區(qū)間范圍，最大限度延緩溫差梯度幅值，按照分塊澆筑的方式對高速鐵路預應力混凝土梁進行施工，具體的澆筑方式如圖1所示。

結合圖1所示的信息可以看出，在采用分段分層的澆筑方式，將澆筑部分按照垂直方向分為5～6個部分，明確澆筑順序，按照每層不同的結構對澆筑厚度以及寬度進行計算。

1.2.2 科學澆筑并振搗

將澆筑溫度控制在50℃左右。在澆筑的過程中，對已經(jīng)澆筑的混凝土原漿進行振搗，以保證混凝土能夠充分澆筑到建筑空間的每一部分，振搗時注意不得接觸到安置的冷卻水管。為避免出現(xiàn)冷縫現(xiàn)象，盡量確保澆筑過程不中斷，兩次澆筑間隔時間不能過長。

2 應用測試

2.1 選定參照組

以某高速連接線鐵路工程為研究對象，進行高速鐵路預應力混凝土梁施工裂縫控制技術實際應用效果的對比測試。其中，參與測試的對照組，分別采用文獻[5]和文獻[6]提出的混凝土梁施工裂縫控制技術。在測試階段，選擇兩聯(lián)代表性現(xiàn)澆連續(xù)箱梁作為具體的施工對象。

2.2 工況分析

對測試現(xiàn)澆箱梁的結構構成情況進行分析，其中，第21聯(lián)現(xiàn)澆箱梁具有典型的跨徑組合特征，具體的尺寸規(guī)格為36m+42m+36m。同時還包括單箱三室結構，對其橫截面特點進行分析，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的寬對稱特點。第6聯(lián)現(xiàn)澆箱梁的跨徑組合尺寸均為27.0m，對應的結構形式為單箱五室結構，對其橫截面特點進行分析，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的變寬不對稱屬性特征。施工時，測試高速鐵路預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁均采用C50混凝土，采用泵送方式將集中拌合的混凝土從拌和站送入模型中，再利用插入式振搗器和平板振動器對其進行振搗施工。

2.3 整體施工效果

對前期其他標段的施工效果進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在混凝土養(yǎng)護達到要求的前提下，連續(xù)箱梁頂板存在橫向裂縫，且箱梁內(nèi)部頂板部位也廣泛分布著裂縫結構，部分裂縫貫通頂板，在整體分布上，裂縫相對集中分布在靠近橫梁的位置。

2.4 混凝土水化熱溫度平均值統(tǒng)計

結合上述存在的問題，對箱梁各截面頂腹板交接處和對應腹板處混凝土水化熱溫度平均值進行統(tǒng)計，得到的數(shù)據(jù)結果如表1所示。

結合表1所示的數(shù)據(jù)信息，分別采用3種方法開展測試，并對不同施工技術下的施工效果進行分析比較。

2.5 裂紋分布統(tǒng)計與分析

結合測試環(huán)境，對高速鐵路預應力混凝土梁的裂紋分布情況進行統(tǒng)計，具體的統(tǒng)計指標包括數(shù)量和寬度，得到不同控制技術下施工效果統(tǒng)計如表2所示。

結合表2所示的測試結果，對3種不同應力混凝土梁施工裂縫控制技術的應用效果進行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)應用文獻[5]技術下，施工預應力混凝土梁的裂紋數(shù)量最多，達到了91條，但是在裂縫構成上，寬度低于0.20mm的裂縫是最為主要的構成，寬度在0.20mm以上的裂縫數(shù)量僅為20條。

應用文獻[6]技術下，施工預應力混凝土梁的裂紋數(shù)量與文獻[5]技術相比明顯下降，僅為82條，但是在裂縫構成上，寬度在0.20mm以上的裂縫數(shù)量達到了24條，高于文獻[5]技術對應施工效果4條。從總體角度分析，對應的占比也達到了29.27%，近1/3。

相比之下，應用本文設計的控制技術下，施工預應力混凝土梁的裂紋數(shù)量共計53條，與文獻[5]和文獻[6]提出的混凝土梁施工裂縫控制技術相比，分別減少了60條和29條。不僅如此，寬度在0.20mm以上的裂縫數(shù)量僅為8條，與文獻[5]和文獻[6]提出的混凝土梁施工裂縫控制技術相比，分別減少了12條和16條。

綜上，可以得出結論，應用本文設計的高速鐵路預應力混凝土梁施工裂縫控制技術，可以有效降低裂縫問題，對于預應力混凝土梁施工質(zhì)量的保障具有良好的應用價值。

3 結束語

高速鐵路預應力混凝土梁施工期間，受內(nèi)外溫度差等因素的影響，容易導致裂縫數(shù)量較多且寬度較大。為了最大限度保障高速鐵路預應力混凝土梁的施工質(zhì)量，對裂縫問題進行有效控制是十分必要的?；诖耍疚尼槍︻A應力混凝土梁裂縫的成因，針對性地設計了相應的技術。對比測試應說明，采用此技術可極大降低預應力混凝土梁的裂縫數(shù)量，可將主要裂縫寬度控制在0.20mm以內(nèi)，表現(xiàn)出了良好效果。借助本文的研究與設計，希望能夠為高速鐵路預應力混凝土梁施工提供有價值的參考，最大限度保障其施工質(zhì)量能夠達到設計要求。

參考文獻

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