减少混凝土管片裂缝的探索

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发布时间：2021-09-26

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减少混凝土管片裂缝的探索
何国金，郑义彬，沈雅国
(杭州市政华浙地铁管片有限公司，310000)
摘要：针对管片较普遍存在的混凝土裂缝问题，探索了管片裂缝产生的机理。通过采取多种防控手段，减少了管片的塑性裂
缝、干缩裂缝和温差裂缝。
关键词：管片；塑性裂缝；干缩裂缝；温差裂缝；防控
中图分类号：TU525 文献标识码：B 文章编号：1000—4637I2010)02—36—04
0 前言
管片裂缝，本文指的是管片外表面发生的、向内层
深入的裂缝；本文所谓“减少 ”，指的是减小裂缝发生几
率、减小裂缝宽度和杜绝破坏性裂缝。地铁管片属钢筋
混凝土预制产品，它将作为抗弯构件投入负载运行。众
所周知，钢筋混凝土抗弯构件一般均带裂缝工作，尤其
像管片这种构件，配筋率较高，有能力阻挠裂缝的开
展，更应允许一定程度的裂缝存在，以满足结构优化的
要求，获取较佳的技术经济效果。但是须注意的是，管
片在额定负载下运行出现的裂缝，不得超过规定的宽
度，以保证在设计规定的 100年期限内，不因介质的侵
入造成钢筋的锈蚀。根据地铁工程环境的评定，设计方
限定的裂缝宽度不得超过 0．20ram。
以上涉及的是管片在负载运行中的裂缝，但本文
要讨论的裂缝，属于另一种情况—— 管片在出厂时就
已经存在的“原生”裂缝。这种裂缝日后投入运行，会不
会进一步恶化而超规呢?一般的看法是：视裂缝所处的
位置而异，在构件受拉区是恶化的，在受压区是改善
的，在受力很小的部位是维持原状的。最不利的是，裂
缝接近危险截面。管片出厂时的裂缝对未来运行的裂
缝状态和使用寿命有重大影响，必须加以重点关注。
综合地铁公司技术规定、图纸设计说明及国标 GB／
T22082—2008的有关条款，我们可将管片出厂时对原
生裂缝的要求作如下解读。
(1)不得出现贯穿性裂缝。所谓贯穿性裂缝应是指
破坏了构件整体性的裂缝，这是一种破坏性裂缝。
(2)内弧面不得出现裂缝。由于盾构机掘进安装
时，相邻环的位置差转一个角度，因此，整环中的每一
种管片 (封顶块、邻接块、标准块 )，其内弧面都有可
能受拉，如有原生裂缝遇受拉极易扩展；同时，由于扇
状配筋，内弧面配筋率最高，有足够条件遏制裂缝的产
生；只要控制住整个管片出现裂缝的几率，则内弧面就
不会率先出现裂缝。
一 36一
(3)其它各面上的裂缝宽度不得超过 0．20ram；宽
度在 0．10~0．20mm的裂缝须修补。
(4)裂缝长度方面，只限定四个侧面上的裂缝长度
不得穿越止水槽，以防渗水。
(5)各表面允许存在龟裂和砂浆层的干缩裂缝；但
为了提高浅表的质量和增进美观，应尽量减少。
我公司 2008年 6月正式投产，至 2009年 12月累
计生产 6800多环，全部合格；产品中较少发现裂缝；龟
裂和砂浆层的干缩裂缝也不多；在随机抽样的抗弯力
学性能试验中，全部达到设计要求，并未发现有原生裂
缝在规定负载下拓展超规的情况。从这一阶段的生产
来看，我们对裂缝的防控，达到了上述的 5方面要求。
1 塑性裂缝
指的是混凝土塑性阶段产生的裂缝。管片从浇捣
到出厂的全过程中，始终存在着裂缝的威胁。而最早期
的一批裂缝，就产生于这个塑性阶段中。塑性裂缝的提
法，初看起来，似乎是专指裂缝产生的时间段，而不关
裂缝产生的机理，即不是裂缝的成因。但经过观察和分
析，塑性正是这种裂缝的成因，即内因；而水分的散失
和迁移，温度的变化，相对而言是外因。
首先讨论水分散失和迁移情况下的塑性裂缝。混
凝土入模浇捣结束后，由于其触变效应，混凝土中先前
振捣断裂的胶凝物质分子链又逐渐恢复交联，使制品
深层水分向表层的迁移发生困难，即泌水小于表层蒸
发，表层干缩。如在塑性较晚期，受构件外形的影响，或
配筋的约束，或工序中吊运有临时荷载的叠加作用，表
层干缩产生的裂缝会呈现一定的规律和走向，裂缝也
较深，遇水可渗出氢氧化钙，随后逐渐碳化，变成白色
半透明碳酸钙，填满细裂缝，宽度约 0．1mm。但是，还有
一种密集的塑性裂缝，比上述裂缝早些发生，即发生在
混凝土塑性较早期，在干缩梯度效应下，最表层的干缩
受到干缩较轻的浅内层的约束 (远未受到配筋的约
束 )，而且由于内层的约束是各向同性的，因此，表层的