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论隧道二衬混凝土裂缝产生的原因分析及处理措施 摘要：随着我国隧道技术的发展，对隧道二衬表观质量的要求越来越高。相应地，对影响隧道表观质量的二衬混凝土表面裂缝等的控制越来越严格。二衬混凝土表面裂缝也引起了越来越多人的重视。如何减少及避免二衬混凝土表面出现的裂缝，也成了目前隧道施工中一个共同观注的焦点。所以控制二衬混凝土表面裂缝就尤为重要起来。 关键词：混凝土裂缝 原因 处理措施 1、二衬混凝土裂缝形成原因分析 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观缝也就是混凝土工程中常说的裂缝。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。 混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝；如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。隧道二次衬砌是指初期支护之后进行的最后一层支护，一般地下工程不进行最后装修，由于对二次衬砌结构的完整性要求高，外观也要求平顺、美观、无暇疵、裂缝，现在施工单位对二次衬砌混凝土施工都引起了高度重视。但是由于隧道二次衬砌混凝土属大面积、薄壁连续结构，且处于地下围岩中受力及施工环境复杂，隧道衬砌混凝土施工与露天施工有其特殊之处故二次衬砌混凝土在施工中稍有不慎极易产生裂缝。 2、非结构性裂缝 21收缩裂缝 该类裂缝在隧道施工过程中较为常见，但由于各种裂缝产生的原因不同，因此产生的时间及部位也不尽一样，在二次衬砌混凝土施工中，灌筑模板通常长度为912m的整体全断面模板台车。附着式振捣经过多年实验，发现其弊端较多，且较易在混凝土灌注间歇或倒换泵送管子时形成纵向微台阶纹路，得不偿失，因此逐渐被局部插入式振捣配合附着式振捣或免振捣混凝土所代替。为保证混凝土和易性，混凝土中加入的水分往往比水泥水化作用需要的要多几倍以上，这部分游离水蒸发后，在混凝土内部留下许多毛细孔，混凝土会产生体积收缩，一般称为游离水蒸发收缩。另外水泥水化作用也会引起混凝土体积的收缩，称为混凝土自收缩或称混凝土干缩，后者收缩量是前者的1/51/10，所以说混凝土本身存在肉眼看不见的微细裂缝是它固有的一种特性。 22塑性收缩裂缝 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长2030cm，较长的裂缝可达23m，宽15mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。在隧道施工中较常出现在洞口段几组衬砌，特别是中短隧道开挖贯通后，靠近洞门处的衬砌，由于空气对流速度大，空气干躁，阳光直射，较易形成此类裂缝。为控制塑性收缩的产生，可采取以下防治措施： 1 严洛控制混凝土配合比、水灰比和砂率，宜掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性；选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥 2 可能阳光暴晒的衬砌可在混凝土中加入聚合物微纤维。 3 混凝土脱模后要有专人进行喷水养护，脱模前模板变热即需洒水降温；保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。 4 如遇风季，需设置挡风设施。 3、温度裂缝 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅范围内产生。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土碳化，降低混凝土的冻融、抗疲劳及抗渗能力等。 内约束裂缝 由于混凝土内外温度过大而引起。例如隧道混凝土养护期间受寒流侵袭，使混凝土表面急剧降温超过710 就有可能引起混凝土表面裂缝，但其裂缝深度一般只有30mm左右，表层以下仍保持结构完整性。 外约束裂缝（此裂缝较少出现） 由于混凝土体积过大，混凝土绝热温度与浇灌温度之差超过25 以上而引起。当混凝土结构厚度超过20m 以上时，混凝土在硬化期间放出大量水化热，内部温度上升很快，一般在混凝土浇筑后72h达到最高温度(可达80 左右)，由于混凝土内部散热慢而混凝土表面散热快，这种温差在混凝土表面引起拉应力。而后期均匀降温冷却时，受到基岩或者混凝土垫层约束，又会在混凝土内部出现拉应力 当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土产生温度裂缝。外约束裂缝多出现在施工后23个月或更长时间，多在结构中部出现。裂缝为较深或贯穿性的，破坏结构整体性，由于隧道二次衬砌混凝土一般厚度不超过1m，因此此种裂缝较少出现。 31控制温度裂缝的措施 32控制内约束温度裂缝的措施： 主要控制混凝土内外温差，表面与外界温差，防止混凝士表面急剧冷却，采用混凝土表面保温措施，一般洞口二次衬砌混凝土应尽量避免在冬季施工，如果确实有必要进行冬季洞口段二次砌混凝土施工，混凝土拌和时可加入防冻剂，并对洞口设置保暖设施； 加强混凝土养护，严格控制混凝土升降温度，使混凝土表面覆盖温差小于810 。 控制外约束温度裂缝的措旋 主要从采取控制混凝土浇灌温度、温升、减少温差；改进施工操作工艺，高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度，改善结构约束条件等方面入手来削减温度应力； 采用低热或中热水泥；如矿碴水泥、粉煤灰水泥等。 改善骨料级配、减少水化热；混凝土中添加粉煤灰或高效减水剂等减少水泥用量。 对砂石骨料喷冰水冷却，降低混凝土的浇灌温度；在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，迟热峰的出现时间。 合理安排施工工序进行薄层浇捣，均匀上升，以利散热； 加强混凝土养护，适当延长养护时间，使混凝土表面缓慢冷却。 4、非结构裂缝预防措施 混凝土配合比： 水泥品种的选择：一般来说，水泥的品质对混凝土开裂的影响十分显著。含碱量低，硫酸盐含量多，粉磨细度较小的水泥抗裂性能较好。 水泥用量的控制：根据工程实践表明，1m3混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1C。为减少水泥水化热和降低内外温差的办法是减少水泥用量。 掺加掺合料：混凝土中掺入一定量数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌和物的流动性，黏聚性，保水性，可泵性。应当值得注意的是，掺加粉煤灰混凝土的早期抗压强度和极限变形略有降低。 掺加外加剂：掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌和物的流动性，黏聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，因而减少温度裂缝。 用质量优良的粗细集料： 粗集料根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。 细集料以采用级配良好的中砂为宜。实践证明，采用细度模数在2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量2025kg/m3，可降低水泥用量2835kg/m3，因而降低了水泥水化热，混凝土温升和收缩。 5、结束语 裂缝是混凝土