地鐵管片表面龜裂產生原因分析及解決措施

付晉策

中煤重慶院（400016）

隨著盾構施工技術的引進及推廣,各大城市的地鐵工程也陸續動工,地鐵管片的預制也進入了高峰期。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；②高強度及高抗滲性能；③尺寸精度要求高。但自從管片生產以來,就出現了一系列的問題,最常見也是最難解決的當屬管片表面龜裂，本文對地鐵管片表面龜裂原因進行分析及試驗,提出了的一些看法。

1 管片表面龜裂出現的特征

龜裂是裂縫的一種，為縱橫交錯狀如龜殼紋樣的微細裂紋。在經受干濕和冷熱交替的作用后,這種裂紋會由表面向縱深發展，而成為肉眼可見的裂縫。雖然龜裂在初始時只存在于表面,但仍有發展成有害裂縫的可能,應引起足夠的重視。

2 管片表面龜裂產生原因分析

管片產生微細裂紋原因是復雜的,主要原因分析如下:

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

2）混凝土自收縮產生的干縮裂紋。由于水泥在水化反應過程中,消耗了毛細管孔隙中的水分,使毛細管形成自真空狀態,內部產生負壓,從而產生自收縮。混凝土表面受外界影響,水分消耗更快,自收縮（干縮）較內部要快,這種收縮受到內部緩慢自收縮的約束,從而使表面易產生干縮裂紋。

3）碳化收縮產生表面龜裂。一般情況下混凝土碳化需要較長的時間，但是混凝土的表面碳化并不需要很長的時間,在數小時內就可能發生，并且會引起混凝土的表面收縮，再加上干縮的疊加作用,當混凝土本身的抗拉強度不足以抵抗收縮所產生的拉應力時,將導致混凝土的開裂,產生微細裂紋。

4）人為操作不當促使微裂紋產生。在生產管片的操作過程中,沒有嚴格的按照規定進行操作。造成內外混凝土收縮不一,促使了表面微細裂紋的產生。如:振動時間過長,使管片表面產生過厚的浮漿。文獻記載，表面水泥漿層收縮比混凝土的收縮大2～5倍。

3 管片水養試驗表面龜裂對比

同一班成型管片隨機取兩環,分為兩批,每批1環。蒸養后分別水養7 d、水養護14 d試驗。然后統一放置在相對濕度為（45±5）%的車間進行自然養護至28 d。觀察結果:水養7 d、水養護14 d管片在前4天表面干燥時和噴水觀察均未見到裂紋出現，5天后表面干燥時肉眼仍未見到裂紋,但噴水后表面出現網狀龜紋，其中14 d水養管片裂紋網狀較小而密,7 d水養管片裂紋網狀較大而稀。這個試驗說明水養護時間的長短并不能有效阻止管片微細裂紋的產生。

4 控制表面龜裂產生的主要措施

1）究其管片表面龜裂產生的主要原因是: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生。為此筆者作了兩個試驗:

①用養護劑涂抹在剛脫模的管片上，放置在相對濕度為(45±5)%的車間進行自然養護至7 d。與水養7 d未涂養護劑的同批管片相比,涂養護劑管片未出現龜裂,而未涂養護劑管片則出現龜裂現象。

②用塑料薄膜包裹在剛脫模的管片表面，放置在相對濕度為(45±5)%的車間進行自然養護至28 d后。噴水觀察發現與水養7 d管片相比，包裹管片龜裂現象比水養7 d管片少出許多。

2）混凝土配合比的影響。

①適當減少每方混凝土的水泥用量,以降低水泥水化熱的產生,縮小管片內外溫差，同時適當增加粉煤灰用量。大量資料表明，摻用粉煤灰可減少裂紋產生的機率。

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性和保持性好、坍落度損失小、總堿含量極低、初凝時間較快、低收縮率的特點。

3）加強對生產過程中的監督指導,以杜絕產生微細裂紋的人為因素。

①天氣炎熱時,對砂子進行覆蓋以免受太陽直接暴曬,對石子澆水進行降溫,澆筑混凝土時間安排在早、晚進行，避開中午高溫時間。

②定期對攪拌機計量系統進行鑒定,根據天氣變化及時測定骨料含水率,調整施工配合比,以保證配合比的計量正確,確保混凝土坍落度在5～7 cm范圍內。

③控制好振搗時間,避免過振,以減少管片表面浮漿的產生,已產生的浮漿及時清除干凈并置換混凝土,使混凝土內外收縮率能基本一致。

④嚴格控制蒸氣養護中升、降溫度的速度，及恒溫溫度的穩定，防止因升、降溫過快而產生溫差裂紋。

5 結論

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

2）地鐵管片表面龜裂的產生與水養時間長短無關。

3）采用塑料薄膜包裹或涂養護劑可減少微細裂紋產生。

[1] 吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土北京[M].中國鐵道出版社,1999

[2] 王異,周兆桐.混凝土手冊[M]吉林科學技術出版社,1985