地铁混凝土耐久性影响因素分析

摘要: 随着我国经济建设的不断发展，城市地铁建设取得了巨大的发展成就。但是在许多地方的地铁建设和运营中，出现了因混凝土耐久性差导致的渗水、漏水甚至坍塌等质量缺陷。如何提地铁混凝土的耐久性，建设长寿命低维护的地铁工程已经是当前的发展趋势和经济发展的客观需求。本文简要阐述了影响地铁混凝土耐久性的因素，以供探讨。

关键词：地铁混凝土耐久性影响因素

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

一、混凝土耐久性概述

混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力简单地说，混凝土材料的耐久性指标一般包括：抗渗性、抗侵蚀性、混凝土的碳化和碱骨料反应等。

二、地铁混凝土耐久性的影响因素

地铁工程混凝土耐久性不合格是十分复杂的系统性问题,影响耐久性的因素很多,主要有四个方面：环境条件、材料选择、结构设计、施工技术。

（一）环境条件

由于地铁工程混凝土属于大体积混凝土,所以环境条件对地铁混凝土耐久性影响是大,尤其是温度与湿度两个环境因素。

（二）材料选择

混凝土原材料质量不良或配合比设计不当,可以引起地铁工程混凝土的开裂与渗漏。从混凝土原材料来看,水泥安定性不合格,砂石中含泥量或石粉含量过大,使用反应性骨料或风化岩,使用水化热过高的水泥等都可能引起混凝土开裂。混凝土本身不均匀也会导致其产生变形,砂浆过多会使其产生较大收缩,在水化硬化过程中产生局部的约束效应,当该应力大于混凝土的抗拉强度时,便会导致宏观裂缝的出现与扩展。

（三）结构设计

地铁结构设计一般包括结构选型、荷载计算、基坑围护结构设计、内衬设计、结构楼板和梁的设计、抗浮设计等。其中结构选型包括选择浅埋式矩形箱式结构还是深埋式圆形隧道式结构等,其它几个方面的结构设计主要是估算各种荷载的大小并对各主要构件作强度与抗裂的设计。但如果选型不当或估算荷载与真实情况有较大的偏差,都会造成在选用混凝土等级和配筋设计方面出现失误,造成地铁混凝土抗裂性能不足而出现渗漏。

（四）施工技术

全国各地数量众多的地铁施工工地同样活跃着数量众多的施工队伍，由于技术和实力良莠不齐，在施工过程中出现许多影响混凝土耐久性的问题。

1、温差控制不当

浇筑施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

2、施工时混凝土塑性收缩控制不当

在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。

3、振捣方式及时间不合理

机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。

4、浇筑后养护不当

对混凝土表面或内部控温控水不当导致裂缝。

三、提高地铁混凝土耐久性的措施

地铁混凝土的抗渗性好坏直接决定着混凝土承受外界不利因素的侵蚀能力的高度。因此，为了得到耐久性较高的混凝土，必须首先提高混凝土的抗渗性。提升混凝土的抗渗性能主要是通过提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，从而减少渗透通道，提高抗渗性。常用的办法是减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等都对提高抗渗性能有重要作用。。

（一）降低水灰比

混凝土是由水泥、粗细骨料和水拌制而成。根据水泥完全水化的原理，需水量只有水泥重量的25%左右，但在拌制混凝土时，为了获得必要的流动性，满足施工要求，常用较多的水，即较大的水灰比W/C。当混凝土硬化后，多于的水就会被蒸发掉，形成毛细孔，用水量越大，水泥水化后留下的细毛孔越多，渗透系数也越大。

（二）选择合理的混凝土原材料

1、水泥

根据现有研究资料，在抗渗混凝土中应优先使用硅酸盐水泥，强度不低于32.5Mpa；采用低水化热水泥，水泥的7天水化热指标不高于275kJ/kg，不得使用带有R字样的早强水泥；水泥的碱含量须满足每立方米混凝土中水泥的总碱量不大于2.25kg。

2、骨料

在混凝土中，粗骨料颗粒的下面容易形成空隙，颗粒愈大则形成的空隙愈大，对抗渗不利，宜采用5~31.5mm级配均匀的机碎石，含泥量不得大于1%。细骨料：为减小混凝土的后期收缩，宜采用中粗砂，细度模数2.5~3.0。砂的含泥量不得大于3%。

3、砂率

混凝土中砂率不宜过大或过小。过大，这会使骨料的总表面积及空隙率增大，降低混凝土的流动性，造成施工振捣不密实，影响抗渗性。

（三）选择合理的外加剂

外加剂应采用低碱、低水化热的外加剂，其掺量不大于水泥质量的5%，并且应具有早强性能，除此之外应采用高效减水剂。

（四）选用科学合理的施工方案

施工质量的好坏直接影响水泥混凝土的抗渗性能，因此必须经过样本施工实验，严格按照科学合理的方法进行施工。

1、采取合理的振捣方式

振捣密实才能保证混凝土的抗渗性，按规范规定进行机械振捣，一般都可以满足这一要求。但预留孔、预埋管、预埋件及止水带等处的结构形状不直顺，尺寸也较小，一方面振捣不方便，一方面振捣时混凝土中的空气不容易完全排出，因此这些部位在施工时，应在机械振捣的基础上，再辅以人工插捣，这样有助于空气的排出，有利于振捣密实。

2、减少浇筑施工时间间隔

在混凝土浇筑作业的安排上，应保证混凝土从搅拌机卸出经过运输浇筑到下层混凝土压茬的间隔时间，不得超过规范的规定。

3、加强浇筑后的养护工作

通过湿养护有利于水泥的充分水化，以降低混凝土的孔隙率和切断毛细孔的连续性。

（五）加强施工质量监管和控制力度

1、实行施工岗位责任制

建立明确的岗位责任制，树立质量意识，明确责任，自觉认真操作，确保工程质量。搅拌混凝土小组负责配料准确，搅拌均匀，冬季施工时保证混凝土的搅拌温度；混凝土运输发生离析时，明确负责再搅拌的人员；混凝土浇筑人员分块负责混凝土的密实，不出现渗水现象；养护人员保证混凝土养护期经常湿润，不出现干缩裂缝。

2、加强水泥混凝土施工的质量监管力度

从混凝土选料、配比、浇筑、养护以至满水试验、竣工，每一施工环节都要有质量检验工作，建立一个完整的质量检验系统。质检人员协助操作人员认真执行规范和规程，认真执行为施工制订的技术组织措施，质量才更有保证，使地铁混凝土达到设计的耐久性要求。只有从技术和管理的各个环节入手，把握每个工序的质量，才能最终保证地铁混凝土的耐久性

总结：地铁混凝土的耐久性直接影响地铁工程的安全施工和正常运营，因此需要相关技术人员和施工人员，认真分析和研究影响地铁耐久性的因素，通过不断的总结经验和创新技术，提高地铁混凝土的耐久，保障地铁建设和营运的安全进行。

参考文献：

[1]陈惠玉《提高水泥混凝土抗渗性的研究发展及存在的问题 [J].福建建材2006（03）.

[2] 徐健、杨洋、陈梦成、王凯《地铁混凝土耐久性影响因素的研究现状》[J]. 水利与建筑工程学报2010（05）.

[3]李春晓《高性能混凝土在施工中的应用》 [J].山西建筑2003（05）.