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浅谈预制混凝土衬砌管片常见质量问题与预防摘要管片作为地铁隧道的主要受力构件,其质量非常重要,是地铁隧道构造平安性、耐久性的主要保障为了有效预防和躲避管片的质量问题、提高管片质量,对预制混凝土管片在施工过程中常见的质量问题进展了分析,并提出了相应的解决方案和躲避措施关键词管片;质量问题;防治1前言地铁作为城市的交通枢纽,近年来,已在我国各大城市蓬勃开展而管片作为地铁隧道的主要受力构件,其质量是地铁隧道构造平安性、耐久性的主要保障预制混凝土管片以下简称管片常见的质量问题主要有外观质量问题、尺寸偏差问题和内在质量问题本文针对以上三方面问题分别进展分析讨论,并提出了相应的解决方案和躲避措施2外观质量问题管片常见的外观质最问题主要有
①蜂窝、麻面、气孔;
②缺棱、掉角、飞边;
③裂缝;
④烂孔;
⑤露筋
⑥疏松夹杂
⑦孔洞
⑧塌孔、孔洞移位其中,前4种形式最为常见,也是在生产过程中需控制的重点
2.1蜂窝、麻面、气孔
2.
1.1出现的部位与形式管片的蜂窝、麻面及气孔常见于管片的拼接面上、管片的止水槽处,有时内孤面也会出现,封顶块多于邻接块和标准块蜂窝、麻面及气孔主要有两种表现形式,一是密集而小的气孔,孔径在1mm以内,深度在1mm以内;二是较分散的大气孔,孔径在2mm以上,最大的可达lOrnm,深度在10mm以内
2.
1.2危害管片的蜂窝、麻面及气孔的存在会影响管片的防水功能和外观,降低管片的耐久性
2.
1.3原因分析1施工原因,欠振
①管片在浇筑时,弧形钢模两端与活动盖板形成封闭低凹槽区域,混凝土从钢模中间流入两端,在附着式气振卜•,模板两端混凝土最先得到振实,气泡和浆体上浮至弧形管片中部,由于外表浮浆的存在,使此处混凝土气泡较多、较大
②施工人员没有严格按照操作规程要求,振动时间不够,导致欠振2脱模剂的因素混凝土接触面处的水气能否顺利析出,很大程度上取决于脱模剂的优劣好的脱模剂应为中性、利于水气析出,并且具有性能稳定、外表张力大、耐高温、便于喷涂等特性假设脱模剂的引气性差,会在混凝土所有接触面I•.形成分布均匀、疏稀的微小气孔假设漏涂脱模剂,漏涂部位会出现明显区域性的小气孔脱模剂必须严格按照产品使用说明书的要求正确使用,假设使用不当,也会影响接触面气泡的析出,如脱模剂稀释比例过大、涂刷后的脱模剂未枯燥成膜便浇筑混凝土等对于钢模的重点部位、特殊部位应进展特殊处理,如钢模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位,对混凝土中的水气具有阻排作用,所以,对此处应用浓度较大的脱模剂进展涂刷,特别是止水槽处的脱模剂涂刷应作为控制重点3混凝土的原因
①工人为了便于•操作,拌制混凝土时提高混凝土的坍落度,使混凝土水灰比增大,导致混凝土中水分过多,在混凝土硬化过程中,多余的水形成自由水,留置于混凝土中形成气泡;
②水灰比过小,混凝土过于粘稠,气泡难以排出;
③搅拌时间过长,料中搅入较多空气,变得粘稠,在混凝土振捣时,气泡不易排出;
④原材料如水泥的细度过细、石子级配不合理、砂含泥量超标等,也会形成气泡;
⑤外加剂中掺用不合格的引气剂;
⑥混凝土搅拌时间不够,和易性差、触变性差;
⑦冬季混凝土温度低、粘度大、流动性差,导致气泡不易排出混凝土原因引起的气泡一般表现为分布均匀,气孔较大、较多
2.
1.4解决方案1对于附着式气振钢模,应合理控制振捣时间,应做到混凝土外表无明显下沉、无气泡冒出和有浮浆析出3项指标均要满足为判定原那么2正确使用脱模剂脱模剂分水性和油性两种,一般选用油性脱模剂多作试验,选用性能稳定,质量可靠的脱模剂脱模剂选定后,要严格按照使用说明要求进展操作,应加强控制喷涂过程,做到不漏涂、不流、不淌,同时加强对重点部位,如止水槽处、管片收边处等部位的涂刷3对于混凝土的原因,应加大混凝土生产过程的控制,严格执行混凝土生产配合比,加大坍落度的检测频次,严格控制搅拌时间及原材料的检验加大对混凝土配合比试配的检测力度,重点控制混凝土的坍落度和粘聚性
2.2缺棱、掉角及飞边
2.
2.1表现形式缺棱、掉角及《边现象主要表现在内弧面、外弧面棱角缺块及内弧面边长而连续的内弧棱角缺失
2.
2.2危害缺棱、掉角及飞边现象会影响管片的外观、构造尺寸及拼接安装
2.
2.3形成原因1钢模拼接面留有混凝土残渣等杂物,组模时合缝不严,形成漏浆现象,管片脱模时,漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面边2组模时,钢模端板的紧固螺栓未上紧,在浇筑混凝土时,模板移位即胀模形成混凝土漏浆,管片脱模时,漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面飞边3模具顶部卷边毛刺脱模时,卷边处易导致混凝土粘皮现象,使管片外弧面棱角缺块4瞬间偏心起吊脱模,使管片一侧脱离模具,而另一侧挤压在模具上,导致管片侧棱受压脱落5倒运过程碰撞脱落管片在出入养护池和进出堆场的过程中,由于操作因素,可能造成管片的碰撞,导致管片缺棱、掉角现象此种情况一般发生在管片内弧面棱角部位,是管片缺棱、掉角的主要原因,也是质量控制的重点
2.
2.4解决方案1加强混凝土浇筑前模具的检查,重点检查模具拼缝是否严密,紧固螺栓是否上紧等2假设发现钢模顶部四周卷边或钢模发生变形,应及时进展维修3对于四周粘皮现象,可用浓度较大的脱模剂涂刷或刷中性脱模油,同时,应加强混凝土的收面工作收面时,钢模四周要用木模拍打,使混凝土外表到达密实4加强起吊工和信号工的操作培训起吊时,确保吊具重心和管片重心在一条铅垂线上,做到匀速、垂直起吊5制定管片吊装、堆放管理制度时,从吊运的各个环节来躲避管片的碰撞问题,如在管片间设置橡胶缓冲垫、严格控制管片堆放的行距和前后间距等
2.3裂缝
2.
3.1表现形式及分类管片裂缝一般发生在管片的外弧面和四周的拼接面上,内弧面一般很少出现裂缝外弧面的裂缝一般表现为两种形式一是无规那么的龟裂,缝长10〜30mm,缝宽
0.Inun以内;二是平行于短边的规那么裂缝,位于管片两端,缝长30-80mm,缝宽
0.1mm以内拼接面的裂缝-般发生在拼接面端板的中部,为连续型连续缝,总长可达30~80cm,中间缝宽最大可至
0.2mm,向两侧开展逐渐消失,缝两侧颜色不一致按管片裂缝产生的原因分为温差裂缝、干缩裂缝和构造受力裂缝
2.
3.2危害裂缝的产生会影响管片的防水功能和外观,降低管片的耐久性,严重的会影响管片的构造性能
2.
3.3产生原因1温差裂缝管片拼接而裂缝和外弧面端部平行裂缝主要属于温差裂缝管片拼接面裂缝产生的原因是管片在蒸汽养护时,蒸汽直接吹在钢模的端板上,使钢模在较短时间内,温度急剧上升由于钢模和混凝土的线膨胀系数相差较大,钢模的膨胀牵扯初凝的混凝土,使混凝土外表出现了裂缝,在温度降低的情况下,此裂缝乂收缩,形成重叠由于构件内有钢筋骨架的约束,此裂缝仅在保护层的表皮开展,可通过调整蒸汽管道解决此问题;管片端部平行裂缝是由于管片降温过快形成的,常发生在冬季施工过程中,工人急于脱模生产,停汽后不久便翻开蒸养罩,使管片温度由50°C急剧下降至环境温度,外孤面端部的混凝土由于处于临界端,温差影响最大,混凝土外表的急剧收缩便产生温差裂缝2干缩裂缝混凝土浇筑后,外表覆盖养护不到位或未进展覆盖和养护,使混凝土外表受到外界环境的影响,水分散失导致混凝土内外硬化时间及强度变化不一致,便会产生干缩裂缝外弧面的龟裂属于此类裂缝3构造受力裂缝此类裂缝较常在管片堆放过程中形成,如管片竖向堆放时,由于堆放高度较高,且上下垫木不在一条铅垂线上,使管片存在竖向剪切应力而产生裂缝;当水平放置时,超过6层,且底层管片的垫木距离较近,使底层管片内弧面中部形成向上的弯折裂缝4解决方案1温差裂缝的解决方案主要有
①管片蒸养前,一定要静停不少于2h,使混凝土到达终凝;
②蒸养时,升温速度不宜超过15°C/h,降温速度不宜超过20°C/h,恒温不宜超过60°C;
③防止蒸汽直接吹在钢模上;
④使用耐高温、摩擦阻力小的脱模剂,从而减小混凝土与钢模间的粘结力;
⑤管片出养护罩时的温度与室外温差控制在2°C以内;
⑥管片温度高于室外温度20°C时,必须在蒸养罩〔蒸养室内进展匀速降温,并确保管片上的塑料薄膜覆盖完好2管片收面后用塑料薄膜及时覆盖,脱模后的管片及时入池养护3管片竖向放置或水平放置时,应将垫木上下放置在一条铅垂线上垂直放置时,高度不宜超过4层;水平放置时,高度不宜超过6层
2.4烂孔
2.
4.1表现形式和分类根据烂孔形成的原因可分为粘皮烂孔、挤压烂孔两种粘皮烂孔表现形式为孔四周混凝土粘皮脱落,深度可至10mm,—般存在于拼接面的螺栓孔处;挤压烂孔一般出现在螺栓孔的一侧,大小30-50cm,深度可深至钢筋,成凹锥形状
2.
4.2危;*烂孔会影响管片的外观、构造和耐久性
2.
4.3原因分析1粘皮烂孔由于-橡胶垫圈未清理干净、安装不到位或己变形,形成孔周围不规那么或粘皮现象2挤压烂孔管片在起吊时,由于混凝土的强度较低一般在20MPa左右,孔一侧受到吊具挤压,使该侧混凝土的保护层脱落
2.
4.4解决方案1提高管片起吊强度,使混凝土强度到达20MPa以上2改变吊具受力方式,使管片螺栓孔孔口侧壁混凝土不受压力3加大浇筑混凝土前橡胶垫圈的检查,对变形的垫圈及时更换3尺寸偏差问题
3.1表现形式管片的尺寸偏差主要表现在宽度和半弧长的偏差上,管片的生产尺寸一般都较设计的大0〜1mm;由于多数存在正偏差,导致管片拼装累计偏差,进而使管片无法拼装管片的生产尺寸偏差容易被人们无视,只有在三环拼装时才能发现,应引起高度重视
3.2危害管片的尺寸偏差会影响管片的拼装精度、耐久性,甚至影响管片构造受力从而导致废环
3.3原因分析1生产时,由于相邻模具接触面清理不干净导致合模不严;2端板与侧板连接螺栓未拧紧,导致混凝土胀模;3钢模长期使用变形等
3.4解决方案
(1)加强混凝土浇筑前模具的检查工作,具体检查内容如下
①组模前必须认真清理模具,特别是模具合缝面的清理;
②组模后应认真检查模具四周的密封胶条是否压紧顺直,对于有缺陷或长度尺寸有偏差的密封胶条必须及时更换,检查模具四周校验刻痕是否对齐;
③模具四周合缝是否严密,侧板及端板的紧锚螺栓是否上紧;
④检查钢模弧度、宽度、夹角和腔高等是否满足标准要求
(2)加强钢模的检测力度,钢模每生产100次(环)必须进展系统检验,以防止钢模变形
(3)加强成品管片尺寸的检验工作,假设发现异常应及时进展三环拼装试验4内在质量问题影响管片构造受力性能和耐久性能的内在质量因素,主要有混凝土的抗压强度、抗渗性能、钢筋骨架的制作质量等
4.1混凝土强度不合格
(1)表现形式管片成品脱模后,整体外观颜色发白或发暗,与正常不•致
(2)管片混凝土脱模后,局部外表颜色与周边颜色相差较大或夹杂;
(3)混凝土28d标养试块抗压强度不合格;
(4)管片实体检测及同条件养护试块抗压强度不合格;
(5)管片混凝土抗渗试验不合格
(2)危害混凝土强度不合格会影响管片构造受力性能及构造平安
(3)原因分析生产过程中的配合比控制不严格;⑵水泥、粉煤灰质量不稳定;⑶搅拌时间不够,料未拌匀,或搅拌机内存在死角料;
(4)砂石级配不合理;
(5)骨料不合格,如砂中含泥量过大、含有杂物、石子压碎指标不合格等;
(6)混凝土后期养护不到位,要求水养7d,但由于加大生产导致提前出池等其中,原材料的质量、搅拌时间、振捣方式、后期养护等是影响混凝土强度的主要因素
(4)解决方案把好原材料关,合理选择砂石级配标准;
(2)有效控制搅拌时间,搅拌时间不易小于90s;
(3)加大计量系统校验,每半月一次,每盘操作时,计量系统必须清零
(4)}加强坍落度的控制和监测,混凝土坍落度控制不宜大于70mm
(5)加强管片的振捣,做到不欠振、不过振;⑹加强管片的后期养护,水养必须不少于7天,水养时,水应超过管片顶面20cm
4.2钢筋骨架制作不合格
(1)表现形式受力主筋翘曲,偏离受力位置,特别是主筋不在箍筋角部;
(2)箍筋弯钩不标准;
(3)虚焊、漏焊、脱焊;
(4)焊点“咬肉”、烧伤;
(5)钢筋骨架整体变形等
(2)危害钢筋骨架制作不合格会影响管片构造受力性能和构造平安
(3)原因分析a.原材料不合格,如钢筋月芽肋不直或钢筋的含碳量超过标准允许值,导致钢材软硬不一;b.制作不标准,对于翘曲钢筋未校正;c.吊运及堆放不标准,多层起吊,超层堆放,使钢筋骨架变形;d.下料尺寸计算有误4解决方案a.加大原材料的进场把关,在保证常规的物理性能检测外,还要进展化学性能和外规质量的检测,如月芽筋纵横肋的大小、纵肋的垂直度等b.加强钢筋工的技术交底,加强钢筋下料尺寸检测和工人施焊技能的培训;c.水平堆放不易超过5层,吊运时,吊点应置于钢筋骨架中部一次吊运2块,防止钢筋骨架变形,严禁碰撞;d.加大钢筋骨架的检查力度5混凝土管片重大质量缺陷的判定和处理对于一般性质量缺陷,如非贯穿性裂缝、缺棱、掉角、飞边、粘皮、蜂窝、麻面、气泡、烂孔等,不影响构造受力性能的,应及时进展修补修补材料的抗压、抗拉强度应不低于母体材料的强度修补后,修补处颜色应与母体色调一致,光滑平整对于存在影响构造受力性能的缺陷,如强度缺乏、尺寸偏差、贯穿性裂缝、露筋、大面积夹杂、螺栓孔移位、塌孔等现象,经修复后根本满足设计要求的可作为负环使用,假设经修复不能满足设计要求的那么应作为废环处理6结语预制混凝土衬砌管片是一种质量要求较高的混凝土构件,其质量直接关系到地铁隧道整体的使用平安实践证明通过以上措施,可以有效控制管片在生产过程中常见的质量问题,使管片质量得到稳步提高参考文献
[1]预制混凝土衬砌管片GB/T22082-2008
[2]预制混凝土衬砌管片生产工艺技术规程JC/T2030-2010。