高速铁路预应力混凝土梁施工裂缝控制技术研究

摘要：高速铁路预应力混凝土梁施工期间，受内外温度差等因素的影响，容易导致裂缝数量较多且宽度较大。基于此，需要对高速铁路预应力混凝土梁施工裂缝控制技术进行进一步研究。详细阐述了在混凝土配比、降低温升、控制骨料、混凝土浇筑等方面进行了的多项优化技术设计，并对其施工效果进行测试。测试结果显示，施工预应力混凝土梁的裂纹数量共计53条，宽度在0.20mm以上的裂缝数量仅为8条，明显优于对照组。

关键词：施工裂缝；配合比；浇筑；温差梯度；分段分层

0 引言

对于高速铁路施工项目而言，混凝土结构是实际铁路土建工程建设期间最为主要的施工环节之一[1-2]。对于高速铁路预应力混凝土梁而言，裂缝问题是难以避免的。一旦在高速铁路预应力混凝土梁建设期间出现较为严重的裂缝，不仅会使得铁路整体结构的抗压性出现不同程度的下降[3]，同时也会导致预应力混凝土梁自身的防水性能难以达到设计要求。为此，如何实现裂缝的有效控制成为需要重点研究的内容之一[4]。

结合上述分析，针对高速铁路预应力混凝土梁出现裂缝，采取针对性控制措施是十分必要的。文献[5]在对混凝土裂缝的影响因素进行综合分析后，提出了相应的治理对策，但是该方法对于裂缝数量的控制效果存在进一步提升的空间。文献[6]以跳仓法施工为基础，设计了一种大体积混凝土裂缝控制技术，在极大程度上减少了裂缝的数量，但是裂缝的宽度相对较大。基于此，本文以高速铁路预应力混凝土梁为研究对象，综合各种方法，对具体的施工裂缝控制技术进行针对性研究，并通过对比测试，验证了裂缝控制技术的应用效果。

1 预应力混凝土梁施工裂缝控制技术设计

1.1 控制混凝土性能

混凝土的配合比设计时，应充分考虑预应力混凝土梁内部温度状态对于裂缝产生的影响，通过确保混凝土内部的温度差稳定在合理区间范围内，使其自身具备更高的抗裂性能[7-8]。

1.1.1 控制抗裂性能

从混凝土的抗裂性能角度出发，控制混凝土的强度等级不宜低于C35。在具体控制过程中，要合理选择水泥、粗细骨料及粉煤灰为核心的混凝土原材料。

1.1.2 控制混凝土温升

除此之外，导致预应力混凝土梁出现裂缝的另一个主要原因，就是内部温度的上升速度过快，较高的内外温度差，产生的内外压强对预应力混凝土梁表面的作用力较大，进而形成裂缝。

从降低混凝土温升的角度出发，选用水泥以低热水泥为主，同时在其中额外添加 20%的粉煤灰质水泥，以此实现平衡水泥含水量的目的。

1.1.3 控制混凝土收缩

对于预应力混凝土梁裂缝的成因而言，混凝土自身的收缩程度也是需要重点控制的因素之一。针对此情况，主要通过降低预应力混凝土梁中的含水量实现，在混凝土原料中添加优质二级粉煤灰，具体的添加量以施工混凝土原料的总体积为基础，按照1.5%～2.5%的标准添加。

1.1.4 控制混凝土强度以及硬度

最后，需对预应力混凝土梁强度以及硬度进行控制。细骨料的主要成分以粗砂为宜，同时需在粗料中添加一定量的碎石，将添加比例控制在5%～8%即可。按照上述的方式，将所有原料搅拌均匀后，静置1.0～2.0d，之后投入到高速铁路预应力混凝土梁施工中。

1.2 控制混凝土浇筑流程

1.2.1 采取分段分层浇筑方式

对于高速铁路预应力混凝土梁裂缝控制施工，在具体的浇筑过程中，需以延缓温差梯度为基本原则，对具体浇筑方式进行控制。

为了确保浇筑完成的混凝土内外温差能够稳定在目标区间范围，最大限度延缓温差梯度幅值，按照分块浇筑的方式对高速铁路预应力混凝土梁进行施工，具体的浇筑方式如图1所示。

结合图1所示的信息可以看出，在采用分段分层的浇筑方式，将浇筑部分按照垂直方向分为5～6个部分，明确浇筑顺序，按照每层不同的结构对浇筑厚度以及宽度进行计算。

1.2.2 科学浇筑并振捣

将浇筑温度控制在50℃左右。在浇筑的过程中，对已经浇筑的混凝土原浆进行振捣，以保证混凝土能够充分浇筑到建筑空间的每一部分，振捣时注意不得接触到安置的冷却水管。为避免出现冷缝现象，尽量确保浇筑过程不中断，两次浇筑间隔时间不能过长。

2 应用测试

2.1 选定参照组

以某高速连接线铁路工程为研究对象，进行高速铁路预应力混凝土梁施工裂缝控制技术实际应用效果的对比测试。其中，参与测试的对照组，分别采用文献[5]和文献[6]提出的混凝土梁施工裂缝控制技术。在测试阶段，选择两联代表性现浇连续箱梁作为具体的施工对象。

2.2 工况分析

对测试现浇箱梁的结构构成情况进行分析，其中，第21联现浇箱梁具有典型的跨径组合特征，具体的尺寸规格为36m+42m+36m。同时还包括单箱三室结构，对其横截面特点进行分析，发现其具有明显的宽对称特点。第6联现浇箱梁的跨径组合尺寸均为27.0m，对应的结构形式为单箱五室结构，对其横截面特点进行分析，发现其具有明显的变宽不对称属性特征。施工时，测试高速铁路预应力混凝土现浇箱梁均采用C50混凝土，采用泵送方式将集中拌合的混凝土从拌和站送入模型中，再利用插入式振捣器和平板振动器对其进行振捣施工。

2.3 整体施工效果

对前期其他标段的施工效果进行统计发现，在混凝土养护达到要求的前提下，连续箱梁顶板存在横向裂缝，且箱梁内部顶板部位也广泛分布着裂缝结构，部分裂缝贯通顶板，在整体分布上，裂缝相对集中分布在靠近横梁的位置。

2.4 混凝土水化热温度平均值统计

结合上述存在的问题，对箱梁各截面顶腹板交接处和对应腹板处混凝土水化热温度平均值进行统计，得到的数据结果如表1所示。

结合表1所示的数据信息，分别采用3种方法开展测试，并对不同施工技术下的施工效果进行分析比较。

2.5 裂纹分布统计与分析

结合测试环境，对高速铁路预应力混凝土梁的裂纹分布情况进行统计，具体的统计指标包括数量和宽度，得到不同控制技术下施工效果统计如表2所示。

结合表2所示的测试结果，对3种不同应力混凝土梁施工裂缝控制技术的应用效果进行对比分析，可以发现应用文献[5]技术下，施工预应力混凝土梁的裂纹数量最多，达到了91条，但是在裂缝构成上，宽度低于0.20mm的裂缝是最为主要的构成，宽度在0.20mm以上的裂缝数量仅为20条。

应用文献[6]技术下，施工预应力混凝土梁的裂纹数量与文献[5]技术相比明显下降，仅为82条，但是在裂缝构成上，宽度在0.20mm以上的裂缝数量达到了24条，高于文献[5]技术对应施工效果4条。从总体角度分析，对应的占比也达到了29.27%，近1/3。

相比之下，应用本文设计的控制技术下，施工预应力混凝土梁的裂纹数量共计53条，与文献[5]和文献[6]提出的混凝土梁施工裂缝控制技术相比，分别减少了60条和29条。不仅如此，宽度在0.20mm以上的裂缝数量仅为8条，与文献[5]和文献[6]提出的混凝土梁施工裂缝控制技术相比，分别减少了12条和16条。

综上，可以得出结论，应用本文设计的高速铁路预应力混凝土梁施工裂缝控制技术，可以有效降低裂缝问题，对于预应力混凝土梁施工质量的保障具有良好的应用价值。

3 结束语

高速铁路预应力混凝土梁施工期间，受内外温度差等因素的影响，容易导致裂缝数量较多且宽度较大。为了最大限度保障高速铁路预应力混凝土梁的施工质量，对裂缝问题进行有效控制是十分必要的。基于此，本文针对预应力混凝土梁裂缝的成因，针对性地设计了相应的技术。对比测试应说明，采用此技术可极大降低预应力混凝土梁的裂缝数量，可将主要裂缝宽度控制在0.20mm以内，表现出了良好效果。借助本文的研究与设计，希望能够为高速铁路预应力混凝土梁施工提供有价值的参考，最大限度保障其施工质量能够达到设计要求。

参考文献

[1] 柳航，沈超，徐可，等.筏板基础大体积混凝土施工技术及裂缝控制研究[J].散装水泥，2023（3）：123-125.

[2] 陈龙.建筑施工中混凝土裂缝的控制措施与管理分析：龙岩云墅项目为例[J].建材发展导向，2023，21（12）： 48-51.

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