地鐵管片表面龜裂產(chǎn)生原因分析及解決措施

付晉策

中煤重慶院（400016）

隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的引進(jìn)及推廣,各大城市的地鐵工程也陸續(xù)動(dòng)工,地鐵管片的預(yù)制也進(jìn)入了高峰期。地鐵管片在混凝土制品中屬于精品之作,與一般水泥制品相比有:①外形成弧形,通常由六片拼裝成一環(huán)；②高強(qiáng)度及高抗?jié)B性能；③尺寸精度要求高。但自從管片生產(chǎn)以來(lái),就出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題,最常見(jiàn)也是最難解決的當(dāng)屬管片表面龜裂，本文對(duì)地鐵管片表面龜裂原因進(jìn)行分析及試驗(yàn),提出了的一些看法。

1 管片表面龜裂出現(xiàn)的特征

龜裂是裂縫的一種，為縱橫交錯(cuò)狀如龜殼紋樣的微細(xì)裂紋。在經(jīng)受干濕和冷熱交替的作用后,這種裂紋會(huì)由表面向縱深發(fā)展，而成為肉眼可見(jiàn)的裂縫。雖然龜裂在初始時(shí)只存在于表面,但仍有發(fā)展成有害裂縫的可能,應(yīng)引起足夠的重視。

2 管片表面龜裂產(chǎn)生原因分析

管片產(chǎn)生微細(xì)裂紋原因是復(fù)雜的,主要原因分析如下:

1）溫度變化產(chǎn)生的溫縮裂紋。混凝土在硬化過(guò)程中，產(chǎn)生水化熱，隨著水化熱的升高體積膨脹。水化放熱完畢，混凝土溫度下降過(guò)程中,表面受到外界條件的影響,溫度下降速度快,產(chǎn)生體積收縮；而內(nèi)部混凝土降溫速度慢,仍處于膨脹狀態(tài),對(duì)表面混凝土的收縮產(chǎn)生約束,造成使表面開裂。

2）混凝土自收縮產(chǎn)生的干縮裂紋。由于水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中,消耗了毛細(xì)管孔隙中的水分,使毛細(xì)管形成自真空狀態(tài),內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓,從而產(chǎn)生自收縮?；炷帘砻媸芡饨缬绊?水分消耗更快,自收縮（干縮）較內(nèi)部要快,這種收縮受到內(nèi)部緩慢自收縮的約束,從而使表面易產(chǎn)生干縮裂紋。

3）碳化收縮產(chǎn)生表面龜裂。一般情況下混凝土碳化需要較長(zhǎng)的時(shí)間，但是混凝土的表面碳化并不需要很長(zhǎng)的時(shí)間,在數(shù)小時(shí)內(nèi)就可能發(fā)生，并且會(huì)引起混凝土的表面收縮，再加上干縮的疊加作用,當(dāng)混凝土本身的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí),將導(dǎo)致混凝土的開裂,產(chǎn)生微細(xì)裂紋。

4）人為操作不當(dāng)促使微裂紋產(chǎn)生。在生產(chǎn)管片的操作過(guò)程中,沒(méi)有嚴(yán)格的按照規(guī)定進(jìn)行操作。造成內(nèi)外混凝土收縮不一,促使了表面微細(xì)裂紋的產(chǎn)生。如:振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使管片表面產(chǎn)生過(guò)厚的浮漿。文獻(xiàn)記載，表面水泥漿層收縮比混凝土的收縮大2～5倍。

3 管片水養(yǎng)試驗(yàn)表面龜裂對(duì)比

同一班成型管片隨機(jī)取兩環(huán),分為兩批,每批1環(huán)。蒸養(yǎng)后分別水養(yǎng)7 d、水養(yǎng)護(hù)14 d試驗(yàn)。然后統(tǒng)一放置在相對(duì)濕度為（45±5）%的車間進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)至28 d。觀察結(jié)果:水養(yǎng)7 d、水養(yǎng)護(hù)14 d管片在前4天表面干燥時(shí)和噴水觀察均未見(jiàn)到裂紋出現(xiàn)，5天后表面干燥時(shí)肉眼仍未見(jiàn)到裂紋,但噴水后表面出現(xiàn)網(wǎng)狀龜紋，其中14 d水養(yǎng)管片裂紋網(wǎng)狀較小而密,7 d水養(yǎng)管片裂紋網(wǎng)狀較大而稀。這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明水養(yǎng)護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)短并不能有效阻止管片微細(xì)裂紋的產(chǎn)生。

4 控制表面龜裂產(chǎn)生的主要措施

1）究其管片表面龜裂產(chǎn)生的主要原因是:外界溫差及管片表面與CO2直接接觸,如能阻隔前兩者不利條件的影響,就能減少或避免表面龜裂的產(chǎn)生。為此筆者作了兩個(gè)試驗(yàn):

①用養(yǎng)護(hù)劑涂抹在剛脫模的管片上，放置在相對(duì)濕度為(45±5)%的車間進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)至7 d。與水養(yǎng)7 d未涂養(yǎng)護(hù)劑的同批管片相比,涂養(yǎng)護(hù)劑管片未出現(xiàn)龜裂,而未涂養(yǎng)護(hù)劑管片則出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。

②用塑料薄膜包裹在剛脫模的管片表面，放置在相對(duì)濕度為(45±5)%的車間進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)至28 d后。噴水觀察發(fā)現(xiàn)與水養(yǎng)7 d管片相比，包裹管片龜裂現(xiàn)象比水養(yǎng)7 d管片少出許多。

2）混凝土配合比的影響。

①適當(dāng)減少每方混凝土的水泥用量,以降低水泥水化熱的產(chǎn)生,縮小管片內(nèi)外溫差，同時(shí)適當(dāng)增加粉煤灰用量。大量資料表明，摻用粉煤灰可減少裂紋產(chǎn)生的機(jī)率。

②采用聚羧酸高效減水劑,聚羧酸系外加劑具有摻量低、減水率高、混凝土拌合物的流動(dòng)性和保持性好、坍落度損失小、總堿含量極低、初凝時(shí)間較快、低收縮率的特點(diǎn)。

3）加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)督指導(dǎo),以杜絕產(chǎn)生微細(xì)裂紋的人為因素。

①天氣炎熱時(shí),對(duì)砂子進(jìn)行覆蓋以免受太陽(yáng)直接暴曬,對(duì)石子澆水進(jìn)行降溫,澆筑混凝土?xí)r間安排在早、晚進(jìn)行，避開中午高溫時(shí)間。

②定期對(duì)攪拌機(jī)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行鑒定,根據(jù)天氣變化及時(shí)測(cè)定骨料含水率,調(diào)整施工配合比,以保證配合比的計(jì)量正確,確保混凝土坍落度在5～7 cm范圍內(nèi)。

③控制好振搗時(shí)間,避免過(guò)振,以減少管片表面浮漿的產(chǎn)生,已產(chǎn)生的浮漿及時(shí)清除干凈并置換混凝土,使混凝土內(nèi)外收縮率能基本一致。

④嚴(yán)格控制蒸氣養(yǎng)護(hù)中升、降溫度的速度，及恒溫溫度的穩(wěn)定，防止因升、降溫過(guò)快而產(chǎn)生溫差裂紋。

5 結(jié)論

1）管片表面龜裂是一種微細(xì)裂紋，與一般工程所指的裂縫不同,其在發(fā)展初期肉眼不可見(jiàn),但隨著干濕和冷熱交替的作用,會(huì)發(fā)展成肉眼可見(jiàn)的有害裂縫。

2）地鐵管片表面龜裂的產(chǎn)生與水養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。

3）采用塑料薄膜包裹或涂養(yǎng)護(hù)劑可減少微細(xì)裂紋產(chǎn)生。

[1] 吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土北京[M].中國(guó)鐵道出版社,1999

[2] 王異,周兆桐.混凝土手冊(cè)[M]吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1985