地铁管片表面龟裂产生原因分析及解决措施

付晋策

中煤重庆院（400016）

随着盾构施工技术的引进及推广,各大城市的地铁工程也陆续动工,地铁管片的预制也进入了高峰期。地铁管片在混凝土制品中属于精品之作,与一般水泥制品相比有:①外形成弧形,通常由六片拼装成一环；②高强度及高抗渗性能；③尺寸精度要求高。但自从管片生产以来,就出现了一系列的问题,最常见也是最难解决的当属管片表面龟裂，本文对地铁管片表面龟裂原因进行分析及试验,提出了的一些看法。

1 管片表面龟裂出现的特征

龟裂是裂缝的一种，为纵横交错状如龟壳纹样的微细裂纹。在经受干湿和冷热交替的作用后,这种裂纹会由表面向纵深发展，而成为肉眼可见的裂缝。虽然龟裂在初始时只存在于表面,但仍有发展成有害裂缝的可能,应引起足够的重视。

2 管片表面龟裂产生原因分析

管片产生微细裂纹原因是复杂的,主要原因分析如下:

1）温度变化产生的温缩裂纹。混凝土在硬化过程中，产生水化热，随着水化热的升高体积膨胀。水化放热完毕，混凝土温度下降过程中,表面受到外界条件的影响,温度下降速度快,产生体积收缩；而内部混凝土降温速度慢,仍处于膨胀状态,对表面混凝土的收缩产生约束,造成使表面开裂。

2）混凝土自收缩产生的干缩裂纹。由于水泥在水化反应过程中,消耗了毛细管孔隙中的水分,使毛细管形成自真空状态,内部产生负压,从而产生自收缩。混凝土表面受外界影响,水分消耗更快,自收缩（干缩）较内部要快,这种收缩受到内部缓慢自收缩的约束,从而使表面易产生干缩裂纹。

3）碳化收缩产生表面龟裂。一般情况下混凝土碳化需要较长的时间，但是混凝土的表面碳化并不需要很长的时间,在数小时内就可能发生，并且会引起混凝土的表面收缩，再加上干缩的叠加作用,当混凝土本身的抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时,将导致混凝土的开裂,产生微细裂纹。

4）人为操作不当促使微裂纹产生。在生产管片的操作过程中,没有严格的按照规定进行操作。造成内外混凝土收缩不一,促使了表面微细裂纹的产生。如:振动时间过长,使管片表面产生过厚的浮浆。文献记载，表面水泥浆层收缩比混凝土的收缩大2～5倍。

3 管片水养试验表面龟裂对比

同一班成型管片随机取两环,分为两批,每批1环。蒸养后分别水养7 d、水养护14 d试验。然后统一放置在相对湿度为（45±5）%的车间进行自然养护至28 d。观察结果:水养7 d、水养护14 d管片在前4天表面干燥时和喷水观察均未见到裂纹出现，5天后表面干燥时肉眼仍未见到裂纹,但喷水后表面出现网状龟纹，其中14 d水养管片裂纹网状较小而密,7 d水养管片裂纹网状较大而稀。这个试验说明水养护时间的长短并不能有效阻止管片微细裂纹的产生。

4 控制表面龟裂产生的主要措施

1）究其管片表面龟裂产生的主要原因是:外界温差及管片表面与CO2直接接触,如能阻隔前两者不利条件的影响,就能减少或避免表面龟裂的产生。为此笔者作了两个试验:

①用养护剂涂抹在刚脱模的管片上，放置在相对湿度为(45±5)%的车间进行自然养护至7 d。与水养7 d未涂养护剂的同批管片相比,涂养护剂管片未出现龟裂,而未涂养护剂管片则出现龟裂现象。

②用塑料薄膜包裹在刚脱模的管片表面，放置在相对湿度为(45±5)%的车间进行自然养护至28 d后。喷水观察发现与水养7 d管片相比，包裹管片龟裂现象比水养7 d管片少出许多。

2）混凝土配合比的影响。

①适当减少每方混凝土的水泥用量,以降低水泥水化热的产生,缩小管片内外温差，同时适当增加粉煤灰用量。大量资料表明，掺用粉煤灰可减少裂纹产生的机率。

②采用聚羧酸高效减水剂,聚羧酸系外加剂具有掺量低、减水率高、混凝土拌合物的流动性和保持性好、坍落度损失小、总碱含量极低、初凝时间较快、低收缩率的特点。

3）加强对生产过程中的监督指导,以杜绝产生微细裂纹的人为因素。

①天气炎热时,对砂子进行覆盖以免受太阳直接暴晒,对石子浇水进行降温,浇筑混凝土时间安排在早、晚进行，避开中午高温时间。

②定期对搅拌机计量系统进行鉴定,根据天气变化及时测定骨料含水率,调整施工配合比,以保证配合比的计量正确,确保混凝土坍落度在5～7 cm范围内。

③控制好振捣时间,避免过振,以减少管片表面浮浆的产生,已产生的浮浆及时清除干净并置换混凝土,使混凝土内外收缩率能基本一致。

④严格控制蒸气养护中升、降温度的速度，及恒温温度的稳定，防止因升、降温过快而产生温差裂纹。

5 结论

1）管片表面龟裂是一种微细裂纹，与一般工程所指的裂缝不同,其在发展初期肉眼不可见,但随着干湿和冷热交替的作用,会发展成肉眼可见的有害裂缝。

2）地铁管片表面龟裂的产生与水养时间长短无关。

3）采用塑料薄膜包裹或涂养护剂可减少微细裂纹产生。

[1] 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土北京[M].中国铁道出版社,1999

[2] 王异,周兆桐.混凝土手册[M]吉林科学技术出版社,1985