明挖地铁车站混凝土裂缝的特点及其成因建筑工程论文

明挖地铁车站混凝土裂缝的特点及其成因建筑工程论文

　　摘要：随着国民经济持续快速发展，城市交通拥堵现象越来越严重，考虑到实际情况和交通的需要，全国大中城市地铁建设正在全面展开。而在地铁车站的建设中，混凝土的质量直接影响着地铁项目的后期建设使用。在当前地铁车站的建设中，经常发生由于混凝土出现裂缝给施工质量带来严重影响，造成地铁出现安全事故的案例，如何采取有效措施防止和控制地铁车站混凝土中的裂缝问题成为当下地铁建设项目中的难题。

　　关键词：明挖地铁车站；混凝土裂缝；特点；成因

　　城市地铁项目的高速建设，一方面给城市的发展带来了良好的经济和社会效应，另一方面地铁车站的建设也存在工程质量问题。基于不同的水文地质条件、复杂的施工技术和不同的设计起点，地铁车站在建设完成投入使用后，还是会出现混凝土裂缝现象，导致渗漏问题等。尽管可以进行不同程度的修复，但是耗费大量的时间以及人力物力，增加了建设成本，而且对地铁车站的结构完整性和耐久性也有着直接影响。

　　1.明挖地铁车站混凝土的特点

　　随着社会的发展，人们对环境保护的重视度也越来越高，建筑工程中大多使用商品混凝土进行地铁车站的建设，这种混凝土比现场混拌更稳定，能有效提高施工速度，降低由环境污染引起的扬尘和噪声，有利于文明施工和提高工程质量，因而被广泛应用。虽然当前施工技术相比以前更加成熟，仍然不能杜绝混凝土裂缝的出现。主要是因为建筑施工类型、工艺以及材料都在不断变化和更新，使混凝土的凝固过程也受到了影响，虽然混凝土强度不断提高，从低强度逐渐向高强度方向发展，但需要注意的是拉伸应力的极限也总是在变化，如果拉力超过极限，就会导致出现裂缝，不仅会降低混凝土结构的承载能力，还会对地铁车站的使用带来不利影响，降低地铁车站的安全系数，使其使用寿命缩短。

　　2.明挖地铁车站混凝土裂缝的成因

　　2.1结构因素

　　明挖地铁车站混凝土出现裂缝有很多原因，包括从施工过程中到地铁车站投入使用后的每个环节。水泥水化热速率对混凝土结构有着重要影响，明挖车站土体结构施工属于大体积混凝土浇筑，浇筑过程中随着混凝土的硬化，水泥水化热速率越来越小，整体结构温度下降，体积继续缩小，而由于混凝土内部结构的温度升高很快，因此冷却过程的收缩也会很大。另一方面在侧壁和底板之间，新旧混凝土会产生粘结力，加上新旧混凝土不同的弹性模量和收缩程度，所以底板会限制侧壁的收缩受，尤其是在已经出现表面裂纹的地方，水分会蒸发到混凝土结构内部。由于这些原因，在底板约束下的混凝土侧壁将具有相当大的拉伸应力，而混凝土本身是脆性材料，抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右，当拉应力或剪应力大于新混凝土自身的抗拉强度或新老混凝土的粘结强度时，贯穿裂缝的产生也就不可避免。

　　2.2温度因素

　　造成明挖地鐵车站混凝土裂缝温度方面的原因主要是混凝土内外温度差异，比如混凝土本身内外温差（在没有特殊降温措施下，混凝土内部最大温度高达50-60°C，前后温差最高可达40°C）、日夜温差、阳光照射下混凝土阴阳面温差等。一般来说，8-10月份为混凝土结构的浇注时间，那段时间温度高，造成混凝土的结构强度增加太快，难以把握混凝土进入模具温度。大量的水合热在混凝土冷凝硬化过程中释放，如果不能及时散掉就会导致混凝土内外的大温差。由于混凝土内部温度散失地比较慢，当温度应力大于同一时期的混凝土抗拉强度就会出现裂缝。特别是在季节性变化的阶段，日夜温度和空气湿度差异较大，增加了混凝土的内外温差梯度，导致不同程度的开裂现象。

　　2.3材料因素

　　基于一定原材料的商品混凝土，其配合比是影响混凝土收缩裂缝的重要原因，商品混凝土的配合比包括每单位水泥量、水灰比、砂率等，不合适的配合比必然使混凝土收缩增加，导致裂缝的出现。骨料也是影响混凝土干缩的主要因素之一，如果选择具有较小颗粒尺寸的粗骨料，不仅增加了水的消耗量，而且收缩率将降低、水泥的用量将增加，进而增加了水合热，这将导致混凝土内部温度过高，容易出现裂缝。另外，有时会因为下雨增加混凝土中的砂石含量，如果没有对比例进行调整，或是在运输过程中由于道路不顺畅，增加了运输时间，消耗了水分，在配料时人为补充水分就很可能使得混凝土单位含水量过大。沉陷裂缝、收缩裂缝的出现都是由于混凝土单位含水量过大，造成混凝土坍落度过大而引起的。

　　2.4施工因素

　　明挖地铁车站混凝土出现裂缝很大一部分原因是由于不合适的施工方法，比如常常发生施工方受到工期进度压力而忽略了施工质量，只注重完成效率，往往到后期才进行修复裂缝，这将不可避免地导致在标准截面中的后浇注结构裂缝更多。在不同的湿度和温度条件下，混凝土的强度、收缩变形的大小与环境条件密切相关，混凝土施工完成后的养护过程中也是裂缝高发期，如果养护时间不能达到规定要求，没有进行合理的温度控制，就会造成混凝土养护效果相对较差，出现较多的侧壁裂缝。

　　3.结语

　　综上所述，在未来地铁车站的建设中，为了降低混凝土裂缝给建筑带来的危害程度，就需要对于混凝土裂缝的特点以及成因进行科学合理的分析，采取有效措施（如：在满足承载力的条件下，钢筋应细而密，在受力复杂部位加设放射状钢筋等），制定全面详细的施工方案，严格按照规范要求对各施工环节的质量进行把控，减少混凝土浇筑后裂缝的出现。当混凝土结构出现裂缝后及时处理，将混凝土裂缝的危害降至最低，确保地铁车站工程的建设达到国家安全和质量要求。

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