地铁二衬C45高性能混凝土裂缝研究

王赛显 栾志涛 褚红涛 秦承亮

1. 青岛磊鑫混凝土有限公司 山东 青岛 266107；2. 山东弘丰信工程检测鉴定有限公司 山东 青岛 266200；3. 青岛德邦混凝土有限公司 山东 青岛 266108

前言

地铁二衬C45高性能混凝土应具备特点有：高的工作性能、体积稳定性、高强度、高耐久性、高抗裂性。地铁二衬C45高性能混凝土，由于处于地下，混凝土自身要有刚性防水，控制裂缝，不产生裂缝是防水一项最主要的工作之一。我们研究排除由于砂石骨料含泥过高造成混凝土刚终凝出现的裂缝，我们分析混凝土终凝后3天、7天、10天后出现地铁二衬裂缝，我们要解决混凝土中水泥的化学减缩，混凝土的失水收缩，混凝土的温差裂缝。

地铁二衬C45高性能混凝土特点：水胶比低，高掺和料，一般用水量不高于160。要求混凝土寿命长100年，耐久性高，混凝土密实性好，氯离子扩散系数不宜大于4×10－12m2/s，电通量应小于1200C。使用低水胶比，掺加较细的矿粉及粉煤灰，同时降低了水泥用量，降低了水化热[1]。

1 控制总胶材料

水泥浆体在水化过程中，水泥-水体系的总体积是发生缩小的，2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2，反应后体系的绝对体积变化为-10.67%，2C2S+4H2O=3C3S2H3+Ca(OH)2，反应后体系的绝对体积变化为-10.2%，3C3A+3CaSO4·2H2O+25H2O=C3A·3CaSO4·31H2O，反应后体系的绝对体积变化为-9.29%。

在保证强度的前提下控制总的胶凝材料是必需的。从地铁C45以往施工配合比胶材用量分析均大于400kg/m3，容易引起混凝土裂缝。控制在400kg/m3以下是合适的，达到C30混凝土胶材的控制用量。

2 高性能混凝土材料本身易自收缩产生裂缝

主要因素：现在工程的需求，混凝土呈现出高流态特点，骨料粒径减小，砂率提高，坍落度增大等，对于高强、早强的需求，混凝土的水泥和掺和料用量增加，水化速率加快，造成拉压比降低；水泥的活性、细度、早期强度等也使水泥水化热和混凝土的收缩变形增加。混凝土的自生收缩从混凝土一开始水化就发生，主要持续在混凝土硬化后的几周内，尤其是硬化后的前几天。对于低水灰比的高性能混凝土收缩愈大[2]。

3 混凝土搅拌站要从试配及出厂抓好防止混凝土自收缩的产生

3.1 配合比的优化

要采用低水胶比，但要控制适宜的用水量，不能太低，也不能过高，一般宜控制在150～160kg/m3之高为宜。砂率选择要根据沙子的细度模数，及石子的级配。沙子的细度模数控制在2.7～3.0之间为宜，石子采用二级配，砂率一般为40%～43%。外加剂选用聚羧酸外加剂，减水率不宜少于30%，宜选用30%～35%。

3.2 试配状态的控制

试配是重要的一关，要根据混凝土状态进行调整配合比。做到试配后混凝土和易性，流动性良好，不离析，不抓底，不泌浆，保水性，保浆性良好。要做到砂浆能包裹着石子，且包裹性良好，不宜出现石子外露现象，大小石子和砂浆能均匀分布。要观察半小时，1小时，2小时，3小时状态。

一般数据混凝土出机坍落度控制在210～230mm之间，扩展度控制在500～600mm之间，扩展度完成时间宜在3～8S之间，时间太短没黏性不行，太长发黏也不行。混凝土的坍损不能出现突变的现象，一般1小时坍损要控制在20mm左右。

作为配合比控制，3小时是重要的一关，也是试配时常疏忽的一点。用萘系减水剂，氨基减水剂，脂肪族减水剂都不需检测3小时后状态，但对聚羧酸就太重要了。通过3小时检测，若混凝土还有坍落度，能出浆，一般坍落度在160左右，这说明该配合比可以使用。若混凝土坍落度太小，无流动性，坍落度小于100mm，则该配合比不能使用。

关键是调整外加剂的缓凝成分。调整时，不能以加大外加剂减水率来控制混凝土坍损，易产后抓底，离析，更易产生混凝土的自收缩。所以宜多采用保坍型的减水剂。

3.3 开盘鉴定的控制

做完配合比设计实际上是刚开始，发货时开盘鉴定是重要一关。因为实际生产与配合比试验，还是存在着各种差异。在开盘鉴定时，也要按配合比出机时观察要点进行观察，同时重点观察，取回混凝土样后，是否在存在表面泌水，泌浆，骨料是否抓底。流动性是否良好。同时与运输时间相挂靠，观察坍损及混凝土状态的变化。

3.4 现场状态控制

混凝土到时现场后，要注意观察入泵前混凝土状态，经泵压后浇筑到时施工部位时的状态。一般车泵的混凝土入泵前控制在200～180较合适，地泵泵送的混凝土，根据泵管长度，适当提高入泵前的坍落度。

要保证泵送到施工部位后要有流动性，和易性要好，不能出现泌浆、跑浆、混凝土流动速度快，流动面积大的现象。更不能出现泵到时施工部位后，混凝土出现不流动现象，在板面堆积。混凝土要达到匀质性，要防止到工地沙子和石子分离现象。

混凝土浇筑到施工部位后，浇筑一点收面一显，覆盖薄膜一点，涨筑、收面、覆盖同步进行，以达到保温保湿的效果[3]。

4 混凝土配合比与生产控制

通过混凝土配合比与生产控制，使混凝土达到匀质性较好，和易性好，坍损小，使混凝土工作状态满足工地要求，易施工，以减少混凝土3天以后的自收缩。

参考文献

[1] 刘娟红,宁少民.绿色高性能混凝土技术与工程应用[M].北京:中国电力出版社,2011:15-16.

[2] 姚燕.高性能混凝土的体积变形及裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:79.

[3] 孙捷.浅谈高性能混凝土裂缝成因及预防措施[J].低碳世界,2014,(20):312-313.