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摘要：随着现代社会不断发展，地铁交通凭借安全、高效、便利等优势，受到越来越广泛的关注，并得到了较为广泛的应用，有效改善了城市交通环境。混凝土作为地铁工程的主要材料，受其自身特性影响，在大体积混凝土工程中，易出现裂缝问题。裂缝不仅会降低混凝土结构的抗渗能力，还会引发混凝土碳化、钢筋结构锈蚀等问题，给地铁工程使用埋下安全隐患。笔者从地铁工程二次衬砌工程入手，就混凝土工程裂缝问题的成因、预防和处理，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：地铁工程；二次衬砌混凝土；裂缝；成因分析；预防措施
地铁作为一种现代化交通工具，凭借安全、高效、便捷等特点，得到越来越广泛的关注和应用。就地铁工程施工而言，混凝土工程占据重要地位，其施工质量直接影响着地铁工程的整体质量。但受混凝土材质自身特性影响，实际施工过程中，易出现混凝土裂缝问题，影响混凝土结构的正常使用。因此，从混凝土裂缝的成因入手，规范混凝土二次衬砌施工，科学进行裂缝预防，同时对出现的裂缝进行处理，具有重要的现实意义。
一、地铁工程中混凝土裂缝问题的成因分析
（一）混凝土材料特性分析
混凝土裂缝与其材料特性有着紧密联系，一般来说，混凝土材料特性包含以下几点内容：一，混凝土属于脆性材料，其抗拉强度相对较低，通常只有抗压强度1/8~1/10左右。因此，当其内部出现形变或受外力作用，产生大于其抗拉强度极限的拉应力，就会出现裂缝；二，混凝土作为一种复合材料具有胶凝性，具体表现为较为明显的收缩性，这种特性促进了裂缝问题的产生；三，实际施工过程中，混凝土逐渐完成由塑性状态到固态的变化，强度不断提升。这一过程中，混凝土极限拉应力处于变化状态，如外界扰动超出其承受极限，就会产生裂缝。地铁工程混凝土裂缝如下图所示。
（二）混凝土裂缝产生原因分析
1、干缩裂缝成因分析
混凝土在凝固过程中，水分不断蒸发消失，体积不断缩小，如施工人员未做好混凝土养护工作或选用强度过高的水泥材料，导致混凝土过快干燥，就易导致干缩裂缝问题。
2、沉降裂缝成因分析
沉降裂缝主要是由于混凝土流动性不足或过大及不均匀导致的，受上述原因影响，其在凝结硬化过程前，未能得到有效的沉实，从而导致混凝土沉降过程中，受模板移动、钢筋抑制等因素影响，产生裂缝。一般情况下，沉降裂缝出现于混凝土浇筑后的1~3h时间内，其深度可直达钢筋结构表面。
3、温度裂缝成因分析
混凝土中水泥材料水化反应过程中会相应产生大量热量，从而导致混凝土结构温度上升，一般情况下，可在混凝土浇筑温度基础上提高35.0℃左右。我国相关施工验收规范中，混凝土浇筑温度规定标准为28℃，由此可判断混凝土内部温度可达65摄氏度左右。事实上，在实际施工过程中，如对混凝土入模温度控制不严或缺少相应的降温措施，混凝土结构内部温度可上升至80摄氏度甚至90摄氏度以上。根据水化热释放特点和热力传递特点，可判断混凝土内部温度最高值一般产生于浇筑施工3~5d时间内。就大件混凝土结构而言，其表面直接与空气接触，散热性能良好，温度相对较低，但其内部由于缺乏有效的散热渠道，温度不断上升，进而产生明显的内外温度差异。受温度差异影响，混凝土内部会相应产生温度应力，当其超过混凝与内外约束应力承受值时，就会出现裂缝。
混凝土劈裂抗拉强度计算公式如下所示：
fts=2P/πA=0.637*P/A
上述公式中，fts表示混凝与劈裂抗拉强度，单位：兆帕；P表示破坏荷载，单位：牛；A表示试件劈裂面积，单位：平方毫米。实际计算过程中，劈裂抗拉强度结果应精确至0.01兆帕，取三个试件的测试值的算术平均值作为最终确定值。标准时间尺寸为150*150*150mm。
4、其他裂缝原因分析
施工材料质量不合格、施工操作不规范、养护工作不到位等因素，也可能导致混凝土裂缝问题。
二、混凝土二次衬砌裂缝预防措施分析
（一）严格控制混凝土原料质量
施工材料作为地铁工程基础组成，其规格、质量符合施工实际需求，是工程施工质量的基础保障。就混凝土施工而言，因严格控制水泥材料质量，优先选用普通低强度水泥，以控制水化热，降低裂缝产生可能概率。
（二）加强混凝土施工工艺控制
为进一步提高地铁工程混凝土施工质量，施工单位应进一步加强施工工艺控制，规范施工人员操作，改善传统混凝土施工工艺，以避免出现混凝土裂缝问题。优化混凝土配合比是一种有效的裂缝预防手段，通过科学的调整以及相关试剂的合理使用，提高混凝土砂率和塌落度，进而提高混凝土材料质量。
（三）加强混凝土养护管理
混凝土工程施工质量影响因素众多，其中环境因素与混凝土施工问题联系紧密。施工单位应尽量避免在高温、阴雨天气进行混凝土施工作业，并组织专人负责混凝土工程养护工作，定期进行浇水养护，以控制混凝土结构温度和湿度，避免出现裂缝问题。
三、混凝土裂缝处理措施分析
如混凝土施工出现裂缝必须进行科学处理，常见裂缝处理方法，包括以下几种：
（一）灌浆法
灌浆法主要用于处理对于混凝土抗渗性能要求较高以及影响到结构整体性能的裂缝处理。灌浆法的基本原理是使用压力设备在混凝土裂缝中注入胶结材料，通过胶结材料作用修复裂缝，以达到封堵加固的处理目的。水泥浆、甲基丙烯酸酯、环氧树脂以及聚氨酯等，都是较为常见的胶结材料。T型活塞式弹力补缝器是一种灌浆法专用操作器具，具有结构简单、操作简便、经济性好、不需要动力等特点。
（二）混凝土置换法
如混凝土裂缝情况较为严重，就需要使用混凝土置换法进行处理。使用混凝土置换法需要先清理处理部位，随后使用新的混凝土材料或其他修补材料进行置换填充，已达到修补裂缝的目的。一般来说，其他置换材料包括水泥砂浆、改性聚合物混凝土等。
（三）嵌缝封堵法
嵌缝封堵法也是一种较为常见的混凝土裂缝处理方法。首先，施工人员需沿裂缝方向凿槽，其次，使用刚性或塑性止水材料填充，以达到修补裂缝的目的。
结语：
综上所述，裂缝对于混凝土工程施工质量影响巨大，施工单位应全面提高对混凝土裂缝问题的重视，从裂缝成因入手，加强裂缝预防和科学处理，以提高混凝土施工质量，促进地铁工程进一步发展。
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论文作者:江财福
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 成因论文; 工程论文; 地铁论文; 材料论文; 温度论文; 《基层建设》2016年第34期论文;