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明挖地鐵車站混凝土裂縫的特點(diǎn)及其成因建筑工程論文
摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，城市交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，考慮到實(shí)際情況和交通的需要，全國大中城市地鐵建設(shè)正在全面展開。而在地鐵車站的建設(shè)中，混凝土的質(zhì)量直接影響著地鐵項目的后期建設(shè)使用。在當(dāng)前地鐵車站的建設(shè)中，經(jīng)常發(fā)生由于混凝土出現(xiàn)裂縫給施工質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響，造成地鐵出現(xiàn)安全事故的案例，如何采取有效措施防止和控制地鐵車站混凝土中的裂縫問題成為當(dāng)下地鐵建設(shè)項目中的難題。
關(guān)鍵詞：明挖地鐵車站；混凝土裂縫；特點(diǎn)；成因
城市地鐵項目的高速建設(shè)，一方面給城市的發(fā)展帶來了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)，另一方面地鐵車站的建設(shè)也存在工程質(zhì)量問題。基于不同的水文地質(zhì)條件、復(fù)雜的施工技術(shù)和不同的設(shè)計起點(diǎn)，地鐵車站在建設(shè)完成投入使用后，還是會出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象，導(dǎo)致滲漏問題等。盡管可以進(jìn)行不同程度的修復(fù)，但是耗費(fèi)大量的時間以及人力物力，增加了建設(shè)成本，而且對地鐵車站的結(jié)構(gòu)完整性和耐久性也有著直接影響。
1.明挖地鐵車站混凝土的特點(diǎn)
隨著社會的發(fā)展，人們對環(huán)境保護(hù)的重視度也越來越高，建筑工程中大多使用商品混凝土進(jìn)行地鐵車站的建設(shè)，這種混凝土比現(xiàn)場混拌更穩(wěn)定，能有效提高施工速度，降低由環(huán)境污染引起的揚(yáng)塵和噪聲，有利于文明施工和提高工程質(zhì)量，因而被廣泛應(yīng)用。雖然當(dāng)前施工技術(shù)相比以前更加成熟，仍然不能杜絕混凝土裂縫的出現(xiàn)。主要是因為建筑施工類型、工藝以及材料都在不斷變化和更新，使混凝土的凝固過程也受到了影響，雖然混凝土強(qiáng)度不斷提高，從低強(qiáng)度逐漸向高強(qiáng)度方向發(fā)展，但需要注意的是拉伸應(yīng)力的極限也總是在變化，如果拉力超過極限，就會導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，不僅會降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，還會對地鐵車站的使用帶來不利影響，降低地鐵車站的安全系數(shù)，使其使用壽命縮短。
2.明挖地鐵車站混凝土裂縫的成因
2.1結(jié)構(gòu)因素
明挖地鐵車站混凝土出現(xiàn)裂縫有很多原因，包括從施工過程中到地鐵車站投入使用后的每個環(huán)節(jié)。水泥水化熱速率對混凝土結(jié)構(gòu)有著重要影響，明挖車站土體結(jié)構(gòu)施工屬于大體積混凝土澆筑，澆筑過程中隨著混凝土的硬化，水泥水化熱速率越來越小，整體結(jié)構(gòu)溫度下降，體積繼續(xù)縮小，而由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度升高很快，因此冷卻過程的收縮也會很大。另一方面在側(cè)壁和底板之間，新舊混凝土?xí)a(chǎn)生粘結(jié)力，加上新舊混凝土不同的彈性模量和收縮程度，所以底板會限制側(cè)壁的收縮受，尤其是在已經(jīng)出現(xiàn)表面裂紋的地方，水分會蒸發(fā)到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部。由于這些原因，在底板約束下的混凝土側(cè)壁將具有相當(dāng)大的拉伸應(yīng)力，而混凝土本身是脆性材料，抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右，當(dāng)拉應(yīng)力或剪應(yīng)力大于新混凝土自身的抗拉強(qiáng)度或新老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度時，貫穿裂縫的產(chǎn)生也就不可避免。
2.2溫度因素
造成明挖地鐵車站混凝土裂縫溫度方面的原因主要是混凝土內(nèi)外溫度差異，比如混凝土本身內(nèi)外溫差（在沒有特殊降溫措施下，混凝土內(nèi)部最大溫度高達(dá)50-60°C，前后溫差最高可達(dá)40°C）、日夜溫差、陽光照射下混凝土陰陽面溫差等。一般來說，8-10月份為混凝土結(jié)構(gòu)的澆注時間，那段時間溫度高，造成混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加太快，難以把握混凝土進(jìn)入模具溫度。大量的水合熱在混凝土冷凝硬化過程中釋放，如果不能及時散掉就會導(dǎo)致混凝土內(nèi)外的大溫差。由于混凝土內(nèi)部溫度散失地比較慢，當(dāng)溫度應(yīng)力大于同一時期的混凝土抗拉強(qiáng)度就會出現(xiàn)裂縫。特別是在季節(jié)性變化的階段，日夜溫度和空氣濕度差異較大，增加了混凝土的內(nèi)外溫差梯度，導(dǎo)致不同程度的開裂現(xiàn)象。
2.3材料因素
基于一定原材料的商品混凝土，其配合比是影響混凝土收縮裂縫的重要原因，商品混凝土的配合比包括每單位水泥量、水灰比、砂率等，不合適的配合比必然使混凝土收縮增加，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。骨料也是影響混凝土干縮的主要因素之一，如果選擇具有較小顆粒尺寸的粗骨料，不僅增加了水的消耗量，而且收縮率將降低、水泥的用量將增加，進(jìn)而增加了水合熱，這將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度過高，容易出現(xiàn)裂縫。另外，有時會因為下雨增加混凝土中的砂石含量，如果沒有對比例進(jìn)行調(diào)整，或是在運(yùn)輸過程中由于道路不順暢，增加了運(yùn)輸時間，消耗了水分，在配料時人為補(bǔ)充水分就很可能使得混凝土單位含水量過大。沉陷裂縫、收縮裂縫的出現(xiàn)都是由于混凝土單位含水量過大，造成混凝土坍落度過大而引起的。
2.4施工因素
明挖地鐵車站混凝土出現(xiàn)裂縫很大一部分原因是由于不合適的施工方法，比如常常發(fā)生施工方受到工期進(jìn)度壓力而忽略了施工質(zhì)量，只注重完成效率，往往到后期才進(jìn)行修復(fù)裂縫，這將不可避免地導(dǎo)致在標(biāo)準(zhǔn)截面中的后澆注結(jié)構(gòu)裂縫更多。在不同的濕度和溫度條件下，混凝土的強(qiáng)度、收縮變形的大小與環(huán)境條件密切相關(guān)，混凝土施工完成后的養(yǎng)護(hù)過程中也是裂縫高發(fā)期，如果養(yǎng)護(hù)時間不能達(dá)到規(guī)定要求，沒有進(jìn)行合理的溫度控制，就會造成混凝土養(yǎng)護(hù)效果相對較差，出現(xiàn)較多的側(cè)壁裂縫。
3.結(jié)語
綜上所述，在未來地鐵車站的建設(shè)中，為了降低混凝土裂縫給建筑帶來的危害程度，就需要對于混凝土裂縫的特點(diǎn)以及成因進(jìn)行科學(xué)合理的分析，采取有效措施（如：在滿足承載力的條件下，鋼筋應(yīng)細(xì)而密，在受力復(fù)雜部位加設(shè)放射狀鋼筋等），制定全面詳細(xì)的施工方案，嚴(yán)格按照規(guī)范要求對各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行把控，減少混凝土澆筑后裂縫的出現(xiàn)。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后及時處理，將混凝土裂縫的危害降至最低，確保地鐵車站工程的建設(shè)達(dá)到國家安全和質(zhì)量要求。
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