地铁盾构管片常见质量问题分析

管片生产常见问题

管片的质量要求就是清水混凝土的要求。清水混凝土又称装饰性混凝土，按一次成型，不做任何外装饰，需要表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染。它的特点代表了混凝土材料中最高的表达形式，体现的是素面朝天、朴实无华、自然沉稳的品位。所以说对质量的要求更加严格，但只要在生产时注意到下列技术关键：就能生产出内实外美的管片。

1、混凝土配合比的设计和原材料质量控制要严格一致，入模的混凝土具有极好的和易性和触变性，绝对不能出现分层离析的现象。

2、原材料产地必须统一、所用水泥、粉煤灰尽可能用同一家的，砂石的色泽和颗粒级配均匀。

3、脱模剂要选配适当，最好采用带消泡功能、无污染的水溶性脱模剂。

4、养护到位，管片如护养不当，表面极容易因失水而出现微裂缝、影响外观质量和耐久性。

下面对管片外观出现最多、影响最大的两个问题及其控制方法进行一点探讨：

气泡：

由于管片拼装后只能看见内弧面，所以在这个面上最好不要有气泡。事实上由于生产工艺所决定，不管哪种振动方式在内弧上出现的气泡都最少，而管片两侧是气泡出现最多的地方。特别是止水条粘贴

槽内更多，气泡的形状、大小、深度各不相同。气泡的危害性大家都知道,这里就不多叙.

气泡形成的原因大概有以下几点：

a原材料如水泥中的助磨剂，减少水剂中的引气剂，砂石料的形状不佳；含泥量大会出现过多气泡。

b是混凝土配合的不合理，减水剂过量、砂率太大，水灰比过小生产出的混凝土粘度太大也会出现过多气泡。

c是混凝土搅拌时间不够，合易性差、触变性差；振动时混凝土流动性差、气泡不易排出。

d是振动工艺选择欠佳，管片是否密实，气泡能否排除与振动有密切关系。从各地生产情况看生产线振动台的方式最为理想，风动附着式的次之。人工捣固棒式最不易控制，留下的气泡最多。

e是模具的形状是否利于气泡排出。如有些城市设计的管片端侧面带榫槽，形状太复杂或止水槽太深等。

f是对管片表面影响最大的就是脱模剂。同样的是界面上的气泡，好的脱模剂由于表面张力大对气泡的排斥性强，利于气泡析出或减小与模具的接触面（图示并说明）出来的管片表面即使有气泡也是表面小、里面大。脱模剂的选择尽量要多作试验，使模具表面张力越大越好，脱模剂的使用也必须正确，注意一定要干燥成膜后使用。

G搅拌方式不对也会让混凝土含气率增加。投料次序影响搅拌效果，使用双卧轴搅拌机搅拌小直径骨料剪切强度低，且搅拌叶片易把空气打到混凝土内部，也是使混凝土含气率增加的因素。

知道了气泡产生原因、我们就要尽可能的去避免。但是要完全消除是不可能的！目前我们可以把管片内弧面和端面做到没有气泡、管片两侧还是常有出现，只是多与少的区别。一些施工监理方往往与管片生产单位就气泡问题产生分歧，因为直径多大的孔洞算气泡、数量多少该算不合格？在现有的GB/T 22082-2008 国标中就没有提及！希望各管片厂与苏州院（制标单位）尽快讨论出一个界定标准！

⑵裂缝（纹）

管片的裂缝（纹）大致分为四种，根据其宽度和深度又分为有害与无害，是管片生产、使用过程中常常出现的现象。

塑性裂缝，就是在混凝土固化上强度前产生的裂缝：混凝土从搅拌到固化，一直伴随着许多物理过程和化学反应过程。其中胶凝物分子链的交联反应和水分的散失迁移，使得管片深层水分向表屋的迁移发生困难，即泌水小于表层蒸发、表层在不断干缩，一旦形成有规律的走向，就会出现裂纹，但这是裂纹随着人工收面过程会被消除，往往管片外弧面出现的这种裂纹是最后一次收面时间结束太早，而覆盖时间又太晚造成的，另外，当最后一次收面收得太晚，管片表层失水，硬化速度大于深处时（已经形成蛋壳状）会造成更多的龟裂现象，这在当时是看不出来的，有些厂家（监理）过于追求外弧面光滑，最易出现这种龟裂。要杜绝或减少这种现象，不光要选择合理的混凝土配合比，原材料（水泥不能过细），还要适当增加搅拌时间（一般在120～180S之间）不过多掺用减水剂和过低的水胶比还应严格控制收面工艺（时间、次数、工具等）最后一次收面后及时覆盖。

②温差裂缝

温差在管片生产、存放中，经常都有，如蒸养前后、脱模前后，管片入出水养池时；存储中的暴冷暴热，极易产生温差裂缝的是前三种，大家知道大多数物体具有热涨冷缩性并且还不一样，由于管片的形状原因加之配筋限制，在冷却时会发生不规则的收缩，使管片产生裂纹，特别是外弧面上和止水槽外几厘米的位置更严重，所以只有尽可能的克服和减少温差现象，就可杜绝或减少管片的温差裂纹。具体做法是：①尽量不使用过热水泥，②在冬天提高混凝土入模温度（30～32°C），③蒸养时设定预养和降温区间，④脱模时避免风吹，冬季要及时覆盖，⑤冬季最好采用涂养护剂方法进行养护（南方城市可考虑将养护水池设在室内）⑥管片在暴晒状况下不得洒水养护，夏季最好采用塑料布覆盖养护（见日本厂照片）。还有，喷淋养护不利于管片外观颜色一致，更严重的是喷淋水流不均匀，在局部更易造成裂纹和水纹。

③干缩裂缝

混凝土在塑性时有干缩，在固化后乃至成品都有干缩产生，那就是失水所造成的后果。当混凝土在塑性时，其水胶比一般在0.3以上，能参加水化反应的水只在0.25～0.26之间多余的水分子在满足了工艺流动性需要外，会成为居无交所的游离水，一旦形成毛细孔表面张力起作用就会淅出蒸发，水份蒸发时混凝土体积就会收缩，这个收缩也属于限制性收缩（自由不会产生裂缝）当能量骤集到一定程度，受拉力过大部位就会出现裂纹，而附近未解限的游离水会趁机而出，进

一步加大其扩展也使裂缝更明显，干缩裂缝也是常常出现在管片表面和侧面，为什么内弧面极少呢？是因为管片面的混凝土更密实，和形状不利于开裂。

要减少干缩开裂的办法除了前面用来减少温差开裂中的一些外，可适当注意砂中的含水率和含泥量两个指标，事实证明被水润透饱和的湿砂与含水量小的干砂最后的效果不一样，搅拌机所带的扣水加砂办法只是对混凝土的可操作性有关。在水养护时最好在养护水中加入生石灰并呈饱和状态。（CaOH2在水中的饱和度很小）目的是维持碱的平衡度，从而使毛细孔的析碱反应更微弱，通过国内一些城市的养护工艺来比较，我以为还是涂覆养护剂来养更好一些，能一步到位，而水养7～14天的管片后期怎么办，再用塑料布包起来吗？目前，除了日本还没有这样做的厂家！

物理（损伤）裂缝

除前面提到的三种裂缝外，更为严重的还有一种叫物理损伤性裂缝，直接影响到管片能否使用或盾构工程的质量，它一般会很深，很长直至通裂，在管片厂内往往是因为管片强度低、工装不合理（检漏试验台受力状态不合理：按国标直接取1/3面积做检漏会使管片局部承载力过大，管片容易从中间断裂应该在避开中心孔的情况下分成几个受力区来做）、吊运操作不当、存放受力不当所致，在盾构工地往往是卸车不小心；存放受力不当；下井时不小心；因盾构机姿态变异造成已拼成环的端面不在一个平面上、而使新拼管片的纵向受力不均产生的剪切力使得管片后端呈受拉状态，就会产生向前方沿伸的裂

纹！管片在受拉状态的抵抗力不足受压抵抗力的十分之一。物别是最后一种损伤在拼装成形的隧道内出现最多，若解释不清楚、管片厂往往是要被冤枉的。

知道了物理性损伤裂缝的成因，减少或杜绝它就不难，除了改进自身设备，操作方法，存放条件外还应多与施工单位勾通交流，特别是对一些新入行的盾构施工单位给予更多的帮助，据多年来的经验看，凡是勾通多、服务做得好，管片厂与施工单位的关系好，施工就很顺利、问题就少！