1、机械化连续施工混凝土衬砌裂缝成因及裂缝控制技术研究摘 要本文主要论述了械化连续施工混凝土衬砌裂缝的防裂方案。关键词混凝土衬砌裂缝； 中图分类号：TU94+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0175-01 1.机械化连续施工混凝土衬砌裂缝成因 1.1 混凝土衬砌开裂现象 混凝土衬砌属于典型的薄板结构混凝土工程，施工过程中如若不进行合适的技术处理，产生裂缝是不可避免的。而且由于混凝土衬砌的“薄板”特性，一旦开裂，往往最终都要发展为危害性很大的贯穿性裂缝。施工期衬砌开裂的时间一般在混凝土浇筑后一周左右，裂缝一般横贯或纵贯衬砌，并往往通过衬砌的几何中心。 1.2 裂缝的
2、危害 混凝土衬砌裂缝的存在和发展，严重影响了衬砌的外观，降低了衬砌混凝土的持久强度和抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力，促进了混凝土的碳化，削弱了衬砌的承载能力。衬砌裂缝引起的渗漏，容易引发地基渗流变形，危及了衬砌的正常使用，缩短了衬砌的使用寿命，降低了衬砌的防渗作用。 1.3 机械化连续施工混凝土衬砌裂缝成因 裂缝是从事混凝土工程的技术人员无法回避的问题之一，特别是对混凝土裂缝的性质及出现的原因进行分析论证时，往往因各工程实际情况千差万别，影响裂缝出现的因素和原因太多、太复杂而无法判断。 引起混凝土衬砌出现裂缝的因素很多，有温度应力引起的裂缝，地基不均匀沉降引起的裂缝，外界荷载引起的裂缝及混凝
3、土本身的干缩引起裂缝及多种因素综合引起的裂缝等。由于衬砌结构很薄，受外界气温变化的影响很大，故产生的温度荷载也较大。温度应力和干缩应力是混凝土衬砌产生裂缝的一个非常重要的原因之一。 2.机械化连续施工混凝土衬砌裂缝控制技术 2.1 混凝土材料的选取 选择混凝土原材料，尽可能提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸变形能力，减小混凝土的绝热温升、热强比、线膨胀系数以及收缩变形，从而达到防裂目的。 1）水泥的选取 主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，同时还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀性时，应采用抗硫酸盐水泥。 2）
4、骨料的选取 粗骨料占混凝土组成比例为 89%以上，因此，混凝土的热学与力学性能在很大程度上取决于粗骨料的矿物性质，优先选用热学与力学性能好的骨料是混凝土温度控制的治本措施之一。 3）掺用混合材料 掺用混凝土和材料的目的在于降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力。掺用混合材料，同时可改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘性，减少离析和泌水，且混凝土易于振捣密实。混合材料包括矿渣、粉煤灰、烧粘土等。目前粉煤灰采用较多。 4）外加剂的选取 根据工程结构性能的要求和建筑物所处的环境条件，选择适当的外加剂，也是减少水泥用量和降低混凝土水化热的重要措施之一。在混凝土中掺用外加剂可以改善混凝土的和 易性，延缓
5、混凝上凝结时间，提高混凝土早期强度和混凝土质量。外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用， 在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。 5）掺膨胀剂 普通混凝土的自生体积变形大多为微收缩，近年来随着膨胀水泥混凝土的研究和发展，人们逐渐认识到如能调节水泥的矿物成份，使混凝土产生膨胀性的自生体积变形，将有可能改善混凝土的抗裂性能，简化大体积混凝土的温控防裂措施。能产生膨胀性自生体积变形的有以下几种类型的矿物质：钙矾石（CSA） 、氧化钙（Ca0）和氧化镁（Mg0） 。在混凝土中 掺加一定量的微膨胀剂，是为了
6、减小或消除混凝土的体积变形，部分或全部补偿混凝土的温度收缩变形。目前应用最普遍的膨胀剂是氧化镁。 2.2 混凝土温度控制 影响衬砌混凝土温度的因素一般有混凝土的浇筑温度和外界环境温度，因此需要对这些因素加以控制，做到防裂的目的。 1）降低混凝土的浇筑温度 水化热一定的情况下，高的混凝土浇筑温度导致大的基础温差，因此，有时需要降低衬砌混凝土的浇筑温度。要降低浇筑温度，就要降低混凝土的出机口温度和运输途中的热吸收。 降低混凝土出机口温度的方法一般有降低拌和用水的温度、对骨料进行预冷。冷却拌和水和在拌和时掺加冰屑，是预冷混凝土的最简易的方法。一般情况下，每立方米混凝土加 10kg 冰，可使出机口温度
7、下降1左右。在对混凝土的各成份进行预冷时，对粗骨料预冷的效果最好。一般情况下，石子温度下降 1 0，可使混凝土出机口温度下降 0.6左右。 2.3 混凝土的养护 充分养护是保证混凝土强度等性能正常发展和防止干缩裂缝的重要措施。防止混凝土开裂的一个重要原则是尽可能使新浇筑混凝土少失水分。混凝土表面干燥或水分蒸发过快时，不仅影响混凝土强度的发展，而且使混凝土产生干缩应力，引起表面开裂且裂缝会向内伸展。养护的目的就是使混凝土表面保持湿润。 养护方式主要有蓄水养护、覆盖洒水养护和使用养护剂。可以在浇筑好的渠道内蓄水，使衬砌混凝土一直处于水中；或在衬砌混凝土表面洒水、喷雾、覆盖湿草袋、铺湿沙层。在干旱缺
8、水地区也可在混凝上表面涂刷一层防水的养护剂，使其在混凝土表面形成一层隔水薄膜，防止混凝土中水分的损失。 2.4 基础处理 为了防止衬砌混凝土产生结构裂缝，有必要对基础进行一定的处理。1）清基 基础表面由于暴露在外界环境中，因此表层多覆盖由枯枝落叶、淤泥等形成的软土层，厚度一般为几十公分，是必须清理掉的。因为这层软土的承载力极低，而且若含有尚未完全腐烂的枯枝落叶，在工程完工后，枯枝落叶的继续腐烂将导致其体积变小和承载力降低，从而使基础产生不均匀沉降，造成混凝土开裂。 2）开挖回填 对于基础软土层很厚的情况，需要将软土开挖掉一部分，然后回填强度较高的土体、石渣或砾石，以增加基础的强度。开挖填筑完成
9、后，应立即对其进行碾压震捣，以改善基础及填筑层的空隙结构。渠底和斜坡都要碾压平整，平整度和基础的压实度应根据不同工程的实际情况采用不同的标准。 3）铺设垫层 垫层是基础和衬砌混凝土之间的过渡层。铺设垫层可以弥补基础强度的不足，使基础和衬砌混凝土之间的传力均匀，改善两者的受力情况，同时还可减小衬砌混凝土施工时对基础的扰动。 4）排水 当地下水位较高或雨天积水严重时，由于衬砌的不透水性，斜坡段将大量积水，导致衬砌混凝土承受很大的渗透压力，威胁衬砌的安全，因此一般都要设置岸坡排水。干渠衬砌工程一般都存在线路较长，施工沿线地质复杂的问题，因此不同地段可能要采用不同的排水方法，这些方法一般有：垄沟排水法
10、、大口径井点法以及真空井点法。 2.5 及时合理的进行割缝 衬砌混凝土的“薄板”结构，致使基础对衬砌全断面的约束能力都很强。机械化连续施工的混凝土衬砌如果在施工过程中预设纵、横缝，将使施工工艺复杂化，影响施工速度。因此，一般采取在混凝土浇筑并终凝后对其及时合理的进行割缝，以减小基础对衬砌混凝土的约束。这是防止衬砌混凝土开裂的最有效的措施之一。 3.结语： 总结了机械化连续施工混凝土衬砌开裂的形式，分析了裂缝的成因，并针对引起机械化连续施工混凝土衬砌开裂的因素提出了相应的防裂措施。 参考文献 1朱岳明，徐之青，张琳琳，掺 Mg0 混凝土筑坝技术述评J，红水河，2009？。 2许华胜，蒋正武.高性能混凝土中自身相对湿度变化与自收缩的研究J.重庆建筑大学学报，2008。
