纖維混凝土抗裂性能分析及在隧道工程中的應用

楊永豐

（中鐵十一局集團第一工程有限公司， 湖北 襄陽 441100）

0 引言

最近幾年，由于我國城市建設的比較快，因此，隧道工程的維修數量也不斷的增加，但是在隧道工程維修之后，依然會出現隧道工程裂縫的情況，這樣的情況在一定程度上影響了人們的出行。本文主要研究纖維混凝土抗裂性能分析及在隧道工程中的應用，通過研究纖維混凝土在隧道工程中發生裂縫的原因，提出相應的解決措施，保證隧道工程的質量，希望對相關的研究人員有一定的幫助。

1 纖維混凝土在隧道工程中發生裂縫的原因

1.1 溫度控制不當出現裂縫

在隧道工程的一些問題中，由于溫度低產生的開裂也是一種比較常見的因素，而且導致出現這種原因的因素也很多，這些原因一起使得纖維混凝土出現開裂的現象。纖維混凝土內部和外部之間的濕度差異也很容易導致開裂。由于纖維混凝土的表面濕度容易受到外部環境因素的影響，尤其是在高溫或大風的環境中，因此表面濕度將大大降低。纖維混凝土的內部混合料具有一定的保水作用，因此,內部水分比較大，濕度變化比較穩定。于是，在沒有表面覆蓋物的情況下，纖維混凝土的表面受到內部約束，并且在沒有必要的維護措施的情況下會收縮和變形，出現裂縫。低溫裂縫產生的原因也有很多，這些影響有的是不能完全避免的，但是可以通過施工的工藝和施工的手段對其進行避免。有的還可以通過人為的因素進行避免，現在由于我國北方的環境和氣溫對于建筑施工的影響很大，并且有很多不利的自然原因，人們根據自然原因和纖維的特性也研究出了很多的輔助材料，這些材料在施工的過程中都可以應用，并且對于施工都有一定的幫助。

1.2 施工不當導致纖維混凝土出現裂縫

在纖維混凝土施工的過程中，要用到大量的鋼筋加固建筑物。因此，在項目實施過程中，由于當地氣候或環境等因素的影響，鋼筋容易發生氧化或碳化。這些問題導致纖維混凝土結構被破壞，從而引起安全問題。甚至出現鋼筋腐爛的問題，會使得整個結構的抗壓強度相應的降低，從而造成嚴重的安全隱患。因此，必須嚴格控制工程中纖維混凝土的整體性能測試和質量管理。另外，施工過程不合理。纖維混凝土材料能否在建設項目中完美的展示其自身的作用，早期科學合理的設計非常重要，必須科學地進行必要的程序。在經濟利益的驅動下，目前的大多數項目往往不遵循正式程序，而忽略某些環節以達到縮短工期的目的。這種現象在纖維混凝土建筑中尤為突出。只是簡單地將各種原材料混合和攪拌而沒有遵循適當的程序，這在以后的施工過程中會帶來很多問題。纖維混凝土養護不到位，早期表面干燥或纖維混凝土內部與外部之間的溫差大且出現裂縫。纖維混凝土澆筑后，不能及時澆水固化，或者固化時間不達標，還沒有采取其他有效措施，導致纖維混凝土表面失水過快。纖維混凝土表面的失水率超過內部水分的蒸發率，從而導致纖維混凝土出現塑性收縮和干燥收縮的現象，從而引起纖維混凝土裂縫的發生。

2 隧道工程纖維混凝土應用實例

2.1 施工工藝

①施工前，施工人員首先要做好施工準備工作。準備充分的施工資料、施工圖紙以及設計文件等。確保材料質量與工程相關需求相符；此外，在開展面板作業前，要對相關材料的性能、數量進行有效明確，避免出現施工誤差。

②U型模板與間接鋼筋。施工人員需要嚴格遵照施工圖紙要求擺放U型模板、間接鋼筋，避免出現錯位的情況，本次施工過程中的具體擺放位置如圖1所示，完成擺放之后，以電焊機對銜接處進行點焊處理，確保固定妥當。

圖1 U型模板與間接鋼筋的固定位置

③構造鋼筋。施工人員在布置構造鋼筋時，需要分兩層對縱向構造鋼筋進行布置，單層布置數量為2根，完成布置之后，以細鐵絲將橫向構造鋼筋固定于縱向構造鋼筋之上。在鋪設構造鋼筋時，施工人員需要對纖維混凝土保護層厚度的最小值進行充分考考量，如果板端存在無預應力鋼筋的地方，需要布設雙向鋼筋網，具體參數為φ12鋼筋、25cm間距、4.5m寬度、8.5m長度值。

④預應力筋與傳感器作業。施工人員在開展預應力筋布設作業時，需要嚴格遵照工程建設圖紙上對角度、間距等參數的要求，實際作業過程中需要以鋼筋小馬凳對預應力筋的實際布設位置進行有效固定，完成預應力筋布設作業之后，施工人員還要校直預應力筋，避免鋼絞線、U型板之間失去垂直關系。此外，施工人員還要用鐵絲將傳感器與預應力筋妥善固定。

⑤纖維混凝土面板澆筑。面板攤鋪過程中，施工人員需要借助三滾軸，并保證攤鋪一次成功，由于預應力筋存在一定的張拉作用，所以攤鋪過程中需要由一端至另一端作業，值得注意的是，在澆筑過程中，預應力筋存在張拉的一側，施工人員需要加強振搗，確保其擁有良好的密實性，避免出現跑位情況。

⑥養生。完成纖維混凝土澆筑后的第一個夜晚纖維混凝土面板極易出現裂縫等情況，如果澆筑作業完成后氣溫存在大幅度下降的情況，更滑增加面板出現裂縫的可能，因此，在斜向纖維混凝土完成纖維混凝土澆筑作業之后，施工人員需要在面板表面噴灑養護膜，避免纖維混凝土因熱脹冷縮的作用產生裂縫。除此之外，施工人員還要以浸濕后的工布，或是草袋覆蓋面板，持續周期控制在2周左右即可。

⑦張拉預應力筋。施工人員在開展預應力筋張拉作業時，要分兩次進行。第一天晚上可以對長預應力纖維混凝土板施加張拉，這樣降低其出現裂縫的可能，只有保證纖維混凝土強度，才能避免其所負荷的應力超出所能承受的最大值，因此，施工人員在完成澆筑后的第一晚，便應開始初始預應力張拉作業。

2.2 注意事項

①以彈性材料包裹固定端錨具，包裹厚度控制在1cm左右即可，避免張拉時出現錨具移位的情況，破壞纖維混凝土澆筑質量；②澆筑纖維混凝土的過程中，施工人員要對澆筑行為進行嚴格把控，避免出現大量傾倒的情況，誘發跑位情況，此外，還不能給預應力筋、錨具、鋼筋小馬凳施加其他外力，例如，踏壓；③施工人員在振搗纖維混凝土時，要保證預應力鋼筋張拉端、固定端具有較好的密實性，以此確保纖維混凝土強度與工程建設需求一致；④張拉預應力筋的過程中，施工人員要對力度、速度以及持荷時間進行嚴格把控；⑤施工時應該避免寒冷氣候、高溫氣候，這樣可以避免纖維混凝土工程出現過多的溫度效應，影響纖維混凝土澆筑質量，此外，值得注意的是，在澆筑時，要保證一次成功。

3 防止纖維混凝土在隧道工程中發生裂縫的措施

3.1 做好溫度控制

首先，必須加強冷卻處理。纖維混凝土澆筑后期的冷卻處理也是控制纖維混凝土裂縫的重要措施。通過使用循環冷卻水，降低纖維混凝土的內部溫度，并增強纖維混凝土的外部保溫和保濕措施，例如：在外層覆蓋一層薄膜，以減慢表面溫度的降低，將纖維混凝土內部和外部之間的溫度差控制在20-25攝氏度。同時要注意鋼筋的施工。后澆鋼筋不得斷開連接，如果有加密鋼筋，應一次性完成施工，并嚴格按照施工規范的要求綁扎鋼筋，以防止鋼筋支撐模板和澆筑纖維混凝土過程中會出現偏差，這會對整體結構安全性產生不利影響。

其次，加強后澆帶纖維混凝土施工的裂縫控制。所謂的后澆鑄帶是為了防止因收縮不均勻或沉降不均勻而在現澆纖維混凝土結構中產生有害裂紋。根據設計或施工規范的要求，在基礎底板、墻和梁的相應位置，留設的纖維混凝土帶在纖維混凝土后澆帶的澆筑和振搗施工中，常常采用收縮補償法來控制裂縫，但這種方法對纖維混凝土的溫度提出了更高的要求，要求纖維混凝土兩側的強度差異要很小，否則會引起沉降不均勻，嚴重影響結構的完整性。另外，在澆筑施工過程中必須嚴格控制溫度，以防止澆筑后結構兩側的纖維混凝土的強度和穩定性出現差異。還應該采用分層澆筑的方法來控制纖維混凝土內部和外部的溫度差異，從而抑制溫度收縮裂紋的產生，在選擇使用機器的過程中，應該使用避免過度振搗的機械。

3.2 控制好纖維混凝土施工

在施工的過程中，要確保模板、支撐架、U形支架等材料符合技術要求，立桿間距等結構計算符合規范要求；合理控制模具的拆模時間，模具必須有拆模指令才能拆，并且拆模試塊送檢合格。嚴格按照結構設計意圖，對鋼筋完成預埋和預留等現場作業，并做好相關程序的處理和成品的保護；加強混凝土養護的措施，嚴格執行養護要求。正確掌握纖維混凝土補償收縮技術的方法。對于在施工中應用到的膨脹劑，應充分考慮不同品種、不同劑量的膨脹劑起到的不同膨脹效果，并應該通過使用大量試驗數據來確定膨脹劑的最佳劑量。

4 纖維混凝土縮縫密封的工作原理

切縫工程的處理：纖維混凝土是一個施工工藝復雜的工程，在進行纖維混凝土的施工工藝時，首先要進行的就是切縫工程，在進行纖維混凝土的攤鋪工作之后，要對纖維混凝土進行切縫處理，但是這個切縫并不是真實的切縫，而是對其進行假的切縫處理，這樣做是為了要填縫料，因此在水泥攤鋪之后一定要進行切縫，這是必不可少的工作流程，切完縫之后，縫面呈現出的是像階梯一樣的形狀，因為這樣的階梯型可以使得密封條不容易下陷，這樣更能夠增加工作的成功性，在切晚縫之后，要對縫隙進行清理，有效的清除縫隙中的污染物，這樣可以使得縫隙在以后的工作中更加方便，對于切縫的要求也是有質量的要求的，切出的縫必須要直。這就要求切縫機要有好的工作效率，在進行工作時，工作人員也要對切縫機控制好，在切縫機的工作中，一定要徑直的前進，而且還要勻速的前進，在工作的過程中，不能有退刀的操作，因為如果這樣，就會造成切縫的不平整，對以后的工作會造成影響。

對密封條的安裝：在對密封條進行安裝時，要兩個人來一起進行工作，其中的一個人拿著密封條的一邊，將這一邊涂上粘接劑，之后將這一邊壓入到切縫的一端，同時還要一手拿著密封條將其沿著切縫向后拖進，另外的一個人手拿嵌縫工具，將密封條用力的壓，一邊壓一邊向前移動，等到將壓條壓到板的邊緣時就可以將壓條剪斷，之后將壓條固定到板的另一邊，并且還要講壓條嵌入到縫中，在將密封條都壓入到縫中之后，再用嵌縫工具將密封條進行壓輥，這個過程需要進行3遍，這樣可以保證密封條的嵌壓質量。對于密封條的安裝，在施工工藝方面也有一定的要求，在切完縫并且清理完之后之后，就要立刻進行密封條的安裝工作，在進行安裝的過程中，先安裝的密封條要剪去上邊的兩條膠帶，后安裝的密封條要剪去下邊的兩條膠帶，這樣可以使得密封條密封的結實。

對于密封膠的灌入：在進行密封膠的灌入工作前，要對密封膠做好處理工作，在這之前，先將密封膠融化，密封膠的融化是采用加熱的方法，加熱的溫度要控制在 1200--1400攝氏度之間，之后把嵌縫機進行預熱，時間是3--5分鐘，之后將密封膠放進箱子中進行加熱，之后就是進行噴膠的工作。將嵌縫機調整好，對準縮縫，然后打開嵌縫機的開關進行噴膠工作，在大約進行 30分鐘之后，將嵌縫機的開關關掉，結束噴膠工作，在進行噴膠的工作過程中，也是有質量的控制的，在灌縫的工作過程中，速度要勻速的進行，密封膠在灌入之后要低于縫的表面，并且不可以溢出來，對于密封膠的工作，工作人員一定要進行嚴格的規定，因為這些工作過程在纖維混凝土的縮縫密封工作中起著重要的作用，因此一定要加強對這些工作的監督。

5 結語

本文對如何加強纖維混凝土裂縫控制提出相應對策。施工中通過采取控制措施，取得良好效果，使得未出現裂縫。重視纖維混凝土溫度控制和施工控制，合理進行施工，降低纖維混凝土內部與外部溫差。重視纖維混凝土養護，延長散熱時間，避免纖維混凝土脫水或出現干縮裂縫，減少裂縫發生可能。最終提升纖維混凝土結構的抗裂性。