[地铁工程混凝土抗裂性能评价方法和控制措施6200字]混凝土防裂措施

[地铁工程混凝土抗裂性能评价方法和控制措施6200字]
混凝土防裂措施
地铁工程混凝土抗裂性能评价方法和控制措施6200字施工和养护措施不到位是地铁工程混凝土产生裂缝的原因之一。

合理的施工措施对控制早期温度裂缝的有效性意义重大。

通常情况下，我们所采用的混凝土的一些参数都是在标准试验状态下测得的，但混凝土的现场条件与标准状态是有本质区别的，在施工过程中混凝土的结构条件、几何条件、自然条件(包括气温、日照、风速等)、边界条件也不停的发生变化，如果计算中所选的相关参数未曾考虑上述因素的影响，那么计算的结果可能将大大地偏离实际情况。

因此，必须考虑施工现场条件对混凝土热学参数的影响及其对混凝土温度开裂的影响。

与施工现场相关的条件主要有：模板类型、表面保温材料、养护措施和外部环境条件等等。

以往有研究者开展了施工措施对混凝土的影响研究，不过定性研究居多，尤其关于施工措施对混凝土温度场影响的研究更少，但是混凝土的表面热交换系数又是热传导方程计算中所必需的一个关键参数，影响表面热交换系数的因素很多，是受多变量影响的复杂函数，对其进行精确的描述是十分困难的，但是通过试验来确定不同环境条件下混凝土的表面热交换系数，是一种相对简单而又可靠的手段。

因此，由于缺乏对施工现场各种施工措施进行试验研究与定量分析，从而不能获取不同施工条件下混凝土的边界散热特性，也不能准确地计算混凝土早龄期的热学、力学和变形参数及抗裂性能；施工单位也就无法采用合理可靠的施工和养护措施。

施工中采取的防裂措施针对性不强是地铁工程混凝土产生裂缝的另一个原因。

地铁工程混凝土结构中存在以下典型的结构形式：厚大混凝土底板、超长混凝土侧墙、大面积混凝土和预制拼装混凝土结构。

不同结构类型的混凝土产生裂缝的原因相差较大，目前采用的裂缝控制措施大都是借
鉴大体积混凝土裂缝控制措施，但大体积混凝土裂缝控制措施不适当于超
长混凝土结构和大面积混凝土结构，因为超长混凝土结构和大面积混凝土
结构的裂缝受约束的影响更大。

3.地铁工程混凝土裂缝抗裂性能评价方法对材料的抗裂性能进行评价
并以此作为设计单位设计方案选定、施工单位原材料选用以及检测单位验
收评价的相关依据，已成为当今一些工业国家混凝土研究领域的热点。

我
国在这方面的研究还比较落后。

关于混凝土开裂性能的测试方法主要有无
约束条件下混凝土收缩测试方法以及约束条件下混凝土开裂性能测试方法，但是，目前国家标准中尚无评价混凝土材料在约束条件下开裂性能测试的
统一标准方法。

此外，混凝土抗裂性能的影响因素多且影响机理复杂，所
以开裂评价的确有困难。

长期以来，很多研究者在大量的研究与试验基础
上也提出了很多混凝土抗裂性能评价指标，但是混凝土自身热学、力学性
能参数的难以测定和预估，试验方法的局限性和计算结果试验数据的可利
用性不高等，都限制了混凝土抗裂评价的发展。

目前国内外广泛采用的混
凝土抗裂性能评价方法有以下3种：(1)单轴约束试验法单轴约束试验
法通常有开裂试验架法和温度应力试验本文在地铁工程结构体系分析的基
础上，阐明了地铁工程混凝土早期裂缝对其危害和地铁工程混凝土早期裂
缝出现的原因。

提出了地铁工程混凝土抗裂性能评价方法及早期裂缝控制
措施。

摘要：地铁；混凝土；裂缝；抗裂性能；控制措施1.引
言目前我国许多城市都开展了地铁建设工作，混凝土结构是地铁工程中的
主要结构形式，由于混凝土自身抗拉性能较差，因此混凝土工程较易出现
裂缝。

地铁工程混凝土出现裂缝，往往在施工期就产生裂缝，这时候往往
没有荷载施加上去，裂缝主要与混凝土的原材料性能和施工工艺及施工和
养护措施有关。

已建的地铁工程都出现了程度不同的早期裂缝，地铁工程
由于必须承受水的各种作用诸如静水压力、动水压力、渗流压力和水流冲
刷等，因此地铁工程混凝土裂缝或细纹的存在不但有碍整体美观，而且有
可能发展为结构构件损伤的薄弱层或是侵蚀介质向混凝土基体加速渗透、
迁移的通道，从而影响其服役性能，另一方面由于早龄期裂缝引起的钢筋
锈蚀使其耐久性急剧下降，由此带来的维修代价较大。

因此，地铁工程混
凝土的早期裂缝控制一直是困扰地铁工程施工和管理的难题之一，本文在
分析地铁工程混凝土裂缝成因的基础上，提出地铁工程混凝土抗裂性能的
评价方法，并结合地铁工程的特点，提出地铁工程混凝土裂缝控制措施。

2.地铁工程混凝土裂缝成因地铁工程混凝土裂缝成因主要是由于原材
料选择自身特性、施工养护措施不到位和防裂措施采用不当等方面的原因。

因此，利用温度应力试验机，可以评价地铁工程混凝土轴向约束条件
下的抗裂性能。

(2)圆环法圆环法是目前研究人员广泛采用的评价早龄期混凝土抗裂
性能的方法，并已用于高强混凝土早龄期抗裂性能研究。

我国《混凝土结
构耐久性设计与施工指南》和《裂缝机理与防治指南》提供了圆环开裂试
验指导方法。

与温度应力试验机提供轴向约束不同，圆环法提供均匀约束，可由钢环应变推算混凝土应变。

目前的圆环法主要用于素混凝土抗裂性能
的研究，可以利用圆环法确定混凝土的开裂时间和比较不同配合比混凝土
的抗裂性能，也可以分析侧边约束条件下混凝土的抗裂性能。

(3)平板法平板法也广泛应用于混凝土早龄期抗裂性能评价,也用于高
强素混凝土抗裂性能研究。

平板法是通过周边布置一些钢筋来提供约束使
混凝土开裂，平板法更多的是用于评价塑性收缩引起的裂缝，因此，适用
于评价混凝土前3天的开裂风险。

地铁工程由于结构型式复杂，混凝土受到单轴约束、侧边约束等情况，而且由于地铁工程施工工期要求紧，很容易产生由于施工振捣不到位或养
护不到位的塑性裂缝。

因此，在地铁工程中不能采用单一的抗裂性能评价
方法如单轴约束法、圆环法和平板法，而是应该综合采用单轴约束法、圆
环法和平板法，在必要时再辅以混凝土绝热温升测量、混凝土自收缩测量、混凝土热膨胀系数测量、混凝土徐变测量和混凝土约束系数测量等。

4.地铁工程混凝土裂缝控制措施(1)改进设计措施当计算的温度应力
不能满足裂缝的控制条件时，用变形缝将较长的建筑物分割为较小的变形
单元，可以缩小约束范围，减轻约束作用。

后浇带是避免混凝土早期收缩
应力和部分差异沉降的比较有效的方法，和永久性的伸缩缝相比优势是明
显的，所以现在一般都是利用后浇带取代伸缩缝的。

进行适当配筋，钢筋
将约束混凝上的塑性变形，从而分担混凝土的应力，推迟混凝土裂缝的出现，亦即提高了混凝土的极限拉伸。

在构造设计方面进行合理配筋，对混
凝土结构的抗裂有很大作用。

采取增加配置构造钢筋的方法，可使构造筋
起到温度筋的作用，能有效提高混凝土的抗裂性能。

避免出现应力集中的
现象，在结构的变断面和转角部位，由于温度收缩的作用会引起应力集中
从而导致裂缝的产生。

当设计上不能避免结构突变时，应作局部处理，做
成逐渐变化的过渡形式，同时加强配筋，在转角处增配斜向钢筋或网片。

(2)原材料选择和配合比优化宜采用水化热较低的水泥，不宜采用早
强水泥，以降低早期温升。

宜掺加适量的粉煤灰等掺合物，降低混凝土的
最高温升。

宜采用级配良好的中、粗砂，细度模数宜在中粗砂范围内，孔
隙率小，总表面积小，可以减少用水量和水泥用量。

另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂
缝就越严重。

宜用级配良好的碎石或卵石。

对于粗骨料，可根据施工条件，尽量选择粒径较大、级配良好的石子。

为了降低混凝土的早期温升，应采用缓凝型高效减水剂，减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少伸缩变形。

目前广泛采用的萘系减水剂和聚羧酸减水剂在使用前应进行减水剂试验。

宜进行配合比优化，改善混凝土的和易性。

尤其是对混凝土和易性中的流动性、粘聚性和保水性，要反复进行试验，以选出比较合适的配合比。

(3)降低约束系数约束是引起结构开裂最关键的外界因素。

地铁工程混凝土结构会受到内外约束、侧边约束和两端约束。

降低大体积混凝土的内外约束、降低侧墙类结构的侧边约束和降低框架结构的两端约束是减小混凝土结构约束系数的主要方法。

当然也可以设置滑动层和设置应力缓和沟来降低结构约束系数。

(4)施工工艺选择宜根据地铁工程混凝土结构的特点选择不同的施工工艺，建立面向结构对象的施工方法。

大体积混凝土宜采用分层浇筑，应保证上下层混凝土的衔接时间，都在初凝前完成。

同时在上层混凝土振捣时，将振动棒插入下层表面下
50mm左右使上下层连成一体。

采用二次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。

保温养护措施应使混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度满足《大体积混凝土施工规范》温控指标的要求。

大体积其浇筑量过大，整体要求性高，在浇捣和养护过程水泥水化发出大量的水化热，但因其体积厚大，大量水化热得不到散发，混凝土内部温度高于外层混凝土温度，产生较大的温度差，由于表里体积膨胀不一至，便会产生温度裂缝，故降低水化热是施工的重要措施。

对于大体积混凝土当内外温差过大时，必要时可通过埋设冷却水管的方法降低混凝土内部的最高温度和内外温差。

对于顶
板等大面积混凝土结构，为防止出现塑性沉降裂缝，应对混凝土拌合物的
性能严格控制，保证混凝土的坍落度和流动性，并且尽可能采用早期自收
缩较小的混凝土，以减小侧边约束的程度。

在施工条件许可的情况下，应
尽可能缩短浇筑间隔，从而减小约束系数。

对于受端部约束影响较大的混
凝土，如受两端柱约束的梁，应优化施工工艺，尽可能减小施工时约束系数。

必要时可以设置后浇带或采用微膨胀混凝土，从而避免混凝土收缩产
生的裂缝。

为确保事先制定的防裂措施能够在工程施工中得到落实，可根据相应
规范的要求，对地铁工程混凝土实行施工监控，对其温度场、应力场和收
缩等进行监控，确保实际工程相关指标满足施工要求。

因此，对于地铁工程混凝土裂缝的控制宜根据不同的结构形式采用不
同类型的控制措施，在必要时对地铁工程混凝土结构实施防裂施工监控，
确保地铁工程混凝土在早期不出现裂缝。

5.结语本文对地铁工程混凝土裂缝的危害、裂缝的成因进行了分
析；在此基础上，提出了地铁工程裂缝评价的方法和地铁工程混凝土裂
缝控制措施，具体如下：(1)地铁工程混凝土在早期产生的裂缝不仅影
响其美观，而且会引起结构渗水，从而影响其安全性和耐久性，由此带来
的维修费用高。

因此，非常有必要对地铁工程混凝土早龄期裂缝进行控制。

(2)地铁工程混凝土产生的裂缝原因较多，但主要是由于采用了早期
容易开裂的高强混凝土和施工养护措施不到位、无法实行定量的养护以及
采用的防裂措施不正确。

(3)地铁工程混凝土抗裂性能评价时，不宜采用单一的指标，应综合
采用单轴约束法、圆环法和平板法，并辅以一定的混凝土早期热学、力学、变形性能和约束系数的测量。

(4)地铁工程混凝土抗裂性能控制宜从原材料选择、配合比优化、施
工工艺确定、养护保温措施和管理等方面综合考虑。

本文提出的抗裂性能评价方法和控制措施可供地铁工程施工参考。

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