在非洲热带地区解决超长混凝土板裂缝问题的措施.pdf

第 3 7卷第 9期 2 0 1 0年 9月 建筑技术开发 Bu i l di ng Te c h n i q ue De ve l o p me n t Vo 1 3 7，No 9 S e p 2 01 0 在 非洲 热带地 区解 决 超 长 混凝 土板 裂 缝 问题 的 措 施 孟 晓勇 衡 晓东延 汝萍 ( 北京 六 建集 团公 司， 北京 1 0 0 0 3 9 ) 摘 要 混凝 土本身在空气 当中具有收缩性 ， 温度越 大 ， 收缩 越大 ， 尤其 是在 非洲 赤道 附近 的热 带地 区 ， 不 仅温 度高 ， 而且 13照强 ， 超长 、 面积超 大混凝土板 的裂缝 控制是值得 研究 的课题 。结 合实 际工程 ( 援 坦桑尼 亚 国家主体 育场 ) 采用 四项措 施以解决混凝土 的缝 裂问题 。 关键词 非洲赤 道热带地 区； 超长混凝土抗 裂 ； 现场施工 【 中国分类号 T U 7 5 5 6 文献标 志码 B 【 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 0 9 ) 0 9 0 0 3 3 0 4 1工 程 概 况 及 特 点 1 工 程 概 况 援坦桑尼亚 国家主体 育场工 程是 近些年 来 我 国对外 援 助的最大 的工程 ， 位于 坦桑尼 亚首 都达 累斯 萨拉姆 市 ， 距 离 海边 5 k m， 南纬 4 。 附近 ， 占地 1 2 1 0 4万平方米 ， 建筑 面积 6 8 2 1 万平方米 ， 总投资 4 0 8 5 6亿 人 民币 。基 础形 式 为独立 柱 基 ， 主体 为钢筋混凝 土框架 结构 ， 罩棚 为钢 珩架 结 构加 张 拉 锁膜结构 ， 体育场总看 台容量 为 5 9 2万人 。 2工程难点 本工程难点较 多 ， 如 环形 双层钢 结构 珩架 的拼 装 、 双侧 向斜柱的浇捣等 ， 本论 文只对 长度 超长 、 面积 超过 大 的混凝 土看台 、 板 的抗裂措施进行一下 说明。 2 1 体 育场 看 台 、 板 长 度 超 长 面 积 超 大 混凝土本身在空气 当中具有 收缩 性 ， 长度 越长 、 面积越 大 ， 收缩越 明显 ， 裂缝 也就越 多越 大 。本 体育 场看 台分 为上 下 2层 ， 楼板分为 2层 ( 局 部 5层 ) 。混 凝 土看 台板 长度 超 长 ， 大于 3 0 m； 面积超大 ， 平均每层面积 1 5万平方米 。如何 防止混凝 土产生裂缝 ， 是个 问题 。 2 2体 育 场 位 于非 洲 热 带 地 区 体 育场位于坦桑 尼 亚首 都达 累斯 萨 拉姆 市 ， 南 纬 4 。 附 近 ， 天气炎热 、 日照强烈 ， 这 很容 易导致 混凝 土 裂缝 的产 生 。 由于坦 桑尼亚基本上 没有工 业 ， 且经 济落后 ， 用于 生产 的物 资 ， 非常稀缺 。很 多物资都 必须从 国内运送 ， 除 了考虑 集装 箱 的配箱 问题外 ， 还考虑物资是 否能承受海运时 的高 温。 2解 决 混 凝 土 板 抗 裂 的 措 施 2 1 将 超 大 面积 分 割 成 若 干 块 ， 减 小 单 块 混 凝 土板 的 面 积 体育场平均每层面积达 1 5万平米 ， 面积非 常大 ， 考虑设 置变形缝 、 后浇带 、 分割缝 ， 减少单块混凝土板面积的绝对值 。 1 ) 设置变形缝 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 6 - 1 5 作者简介 ： 盂晓勇 ( 1 9 7 4 一 ) ， 河南人 ， 毕业 于四川联 合大学 ， 本科学历 工程师 ， 现从 事建 筑施工技术管理工作 。 设置 4个 变形缝 ， 将 体育 场分 为 4大段 ， 这样 平均 每层 每段 面积 减到 6 0 0 0 m 左 右。每个变形缝 ， 板之间 的距离为 1 0 0 mm， 梁 之 间 的 距 离 为 5 0 0 mm。 允 许 结 构 在 此 变 形 缝 处 发生变形 ( 膨胀或收缩 ) ， 减少裂纹 的产生 。 2 )留置 后 浇 带 每段里留置 4条后浇带 ， 这样再 次将每 块混凝 土板平均 面积减到 1 2 0 0 m 左右 ， 后浇带宽 1 0 0 0 mm 。允许混凝土板 在此处发生收缩变形 ， 等到混凝土基本停止 收缩变 形后 ， 再浇 注后 浇带 。本工程是主体完工后 2个月进行后浇带 的施工。 3 ) 留置分割缝 在看 台梁板 与 6 O榀主框架梁相交处 顶部开缝 2 0 m m 3 0 m m， 并灌 结 构胶 。允 许 混凝 土 表 层 在此 处 发 生 收缩 变 形。另外 ， 为配合在每榀 主框架 梁正 中 留的分 割缝 ， 钢筋 在 梁中断开 ， 并锚 固进梁里 ， 在 分割缝 下再 用箍筋 将梁 里 的主 筋连接起来 ， 见图 1 。 f l I l l 图 1 分 割 缝 及 钢 筋 断 开 示 意 1 一结构胶2一西 8 1 5 0， L=3 5 0 2 2提 高混凝 土板 本身的抗裂性 2 2 1 混凝 土 产 生 裂 缝 的原 因 混凝 土在逐渐散热 和硬化 过程中会导致其体积 的收缩 ， 当产 生的收缩应力超过 当时的混 凝土极限抗拉强度 ， 就会 在 混凝 土中产生收缩裂 缝。水泥 水化 热引起 的混 凝土 内部 和 混凝 土表面的温差过大 ， 从而产生 的温差裂 缝。 由于水泥 安 定性不合格 而引起 的安 定性裂 缝 。( 受外 荷载 产生 的裂缝 ， 常规 计算可 以解决 ) 33 第 9期 孟晓 勇等 ： 在非洲热 带地 区解决超长混凝土板裂缝 问题的措施 第 3 7卷 2 2 2解 决 收 缩性 裂 缝 在混凝土中加入纤 维 ， 可以改 善混凝 土的特 性， 提高抗 裂能力 、 提 高抗渗能力 、 提 高抗 冲击及抗震能力 、 提高抗冻能 力 、 提 高耐磨能力 、 提高韧性及延展性 、 阻止和延缓结 构主钢 筋或钢板的腐蚀 。 现在纤 维混 凝 土在实 际 中的应 用并不 多 。就 在这 “ 不 多” 的市场上 ， 应 用最 多 的是 钢纤 维混 凝 土、 玻 璃纤 维混凝 土和聚丙烯类纤维混凝 土。以下对 这几种纤 维进行 分析 和 比较 ， 从而进行选择 。 钢纤维混凝土的作 用机理 ： 钢纤维混凝土中乱向分布 的 短纤维主要作用是阻碍混凝 土 内部 微裂缝 的扩展和 阻滞宏 观裂缝的发生和发展。在承受荷 载初期 ， 水泥基料与纤维混 凝土共同承受外力 。 当混凝 土开裂 后 ， 横 跨裂缝 的纤维 为外 力的主要承受者。 钢纤维混凝 土与传 统混 凝 土的 比较 ： 1 ) 强 度和 重量 比 值增 大 ， 这是 钢 纤维 混凝 土 具 有优 越 经 济性 的重 要标 志 。 2 ) 具有较 高 的抗 拉、 抗 弯 、 抗 剪 和抗扭强 度 ， 其抗拉 强度提 高 2 5 5 0 ， 抗 弯强 度提 高 4 0 8 0 ， 抗 剪 强度 提高 5 O 一1 0 0 。3 ) 具有卓越 的抗冲 击性 能， 冲 击抗 压韧 性可 提高 2 7倍 ， 冲击抗 弯 、 抗 拉等韧 性可提 高几倍 到几 十倍 。 4 ) 收缩性能明显改善 ， 收缩值 降低 7 9 。5 ) 抗疲 劳性 能显著提高 ， 当掺有 1 5 钢纤维抗弯疲劳寿命 为 1 1 0 次 时 ， 应力 比为 0 6 8 ， 而普通混凝土仅为 0 5 1 ； 当掺有 2 钢纤 维混凝土抗压疲劳寿为 21 0 。 次时 ， 应力 比为 0 9 2 ， 而普通 混凝 土仅为 0 5 6 。6 ) 耐久性能显著提高 ， 掺 有 1 5 的钢纤 维混凝土 经 1 5 0次 冻 融 循 环 ， 其 抗 压 和 抗 弯 强 度 下 降 约 2 0 ， 而其他条件相同的普通混凝土却下降 6 0 以上 。 钢纤 维混凝土的施 工要点 ： 1 ) 纤维 加入方法 ： 为使纤 维 能均匀分散 于混凝 土 中， 应通 过摇筛 或分 散机 加料 。2 ) 投 料顺序 ： 采用预拌法制作纤 维混凝 土， 关键 要使纤 维在水 泥 硬化体 中均匀分散 ， 特别是 当纤维 掺量较 多时 。否则 ， 就容 易同水泥浆或砂子一起结成球状的团块 ， 显著降低强度增强 效果 。混合投料顺序为 ： 纤维 以外的材 料预先 混合 均匀 ， 在拌合过程中加入纤维。 ( 砂 +水泥 ) 混合搅 拌 0 5 mi n ， 然后投入 ( 石子 +纤维 ) 混 合搅拌 2 ra i n ， 再放 入 ( 水 +外 加 剂) 搅拌 ， 最后 出料 。搅拌 时间应 比普 通混凝 土搅拌时 间长 1 2 rai n 。3 ) 混凝 土振捣成 型 ： 钢纤 维混凝 土的振 捣成型 ， 可使用 普通 的振 动台或表面振 动器 ， 内部振 动器则不 适用 。 前 者可避免振捣 时将纤维折断 ， 也 防止钢纤维起 团。于普通 混凝土相 比， 钢纤维混凝土 的振动时 间要适当延长 。 玻璃纤维混凝土的应 用范围 ： 主要做用于制作复合外墙 板 ( 以岩棉 、 泡沫聚苯板等坐 芯材 ) 、 隔墙板 、 阳台栏板 、 垃圾 道和通风道 、 卫生盒子间等。不适 合用 于大跨度 大面 积的混 凝土板 的施工 ， 本工程不予考虑。 聚丙烯纤维混凝土的作用机理 ： 1 ) 水泥基材料浇注成 型 后 ， 由于水和水泥基材料的亲 润性 ， 在水分蒸发 时， 表层材料 毛细管中便形成凹液 面， 而凹液面上表面张力 的垂直分量形 成 了对管壁间材料 的拉应力 ， 此 时材料处于塑性 阶段 ， 材料 自 34 身的塑性抗拉强度较低 ， 若材料表 面毛 细管失水收缩产生 的 拉应力大 于 大于材料塑性抗拉强度 = J ， 即 。 ， 则材料表 面出现开裂现象 。当在水泥基材 料 中加入 聚丙 烯纤维后 ， 由 于此 时表面材料 中存在 聚丙烯纤 维材料 ， 使得 其失水面积有 所减小 ， 水分迁移较为 困难 ， 从而使 毛细管失水 收缩形成 的毛 细管张力有所减小 。同时 ， 低弹性模 量的有机纤维 相对于塑 性浆体也成为高弹性模量的纤维材料 ， 依靠纤维材料 与水泥 基之间的界面吸附粘结力 、 机械啮合力等 ， 增加了材料抵抗开 裂的塑性抗拉强度 ， 从 而使 盯 ， 材料 表层的开裂状况得以 减轻 ， 甚至消失。2 ) 塑性混凝土容易产生沉降收缩 ， 导致沉降 裂缝 ， 这是 因为混凝土 中骨料与水 泥浆的密度 不一样 ， 混凝土 浇注后 ， 粗、 细骨料会沉降 ， 当骨料下沉受 到钢 筋的阻碍后就 会使其局部混凝土表面产生拉应力 ， 导致混凝土开裂 ； 混凝土 中掺人聚丙烯纤维后 ， 均匀 分散 的聚丙烯纤维在混 凝土 中形 成三维乱向网络结构 ， 起 到了支撑骨料 的作用 ， 阻止粗 、 细骨 料下沉 ； 同时纤维使混凝土 的黏聚性提高 ， 沁水想象减少 ， 有 效地抑制了混凝土的离析与分层 ， 从而 防止沉降裂缝的产生 。 聚丙烯纤维混 凝土 与传 统混凝 土 的 比较 ： 1 ) 抗压 强度 没有明显变化。聚丙烯纤维为低弹性模 量纤维 ， 对混凝土抗 压强度贡献不大 ， 少量纤 维加入 混凝土后 ， 可 以改善混 凝土 的微观结构 ， 减少混凝 土的初始 裂缝 ， 提高混凝 土 的抗 压强 度。其抗压 强度之 与水 泥 强度 、 水 灰 比有关 ， 与纤维 无关 。 即聚丙烯纤维混凝 土抗压强 度可近似 的等于基 体混凝 土抗 压强度 。2 ) 抗拉强度略有提高。尽管在早期 范围内， 低弹性 模量 的聚丙烯纤维对混凝土强度有一定的负作用 ， 但随着龄 期 的增长 ， 聚丙烯纤维 对混凝 土有显 著的补强作 用 ， 抑制 了 混凝土内部微裂缝的生成和发展 ， 提高 了混凝土的连续性和 完整 性 。3) 提 高 抗 裂 性 。当 每 立 方 米 混凝 土 中 掺 人 约 0 5 k g 的杜拉纤维 ， 抗裂性提 高近 7 0 。4 ) 凝结时间略有缩 短。掺入 聚丙烯纤 维后 ， 混 凝土 的初凝 时间提前 1 h左 右 ， 终凝 时间也 有所 提 前 。5 ) 坍 落度 稍 微减 小 ， 粘 结 性 增加 。 6 ) 耐久性显 著提 高。聚丙 烯纤 维可 以通 过大量 吸收 能量 ， 控制水泥基体内部微裂缝的生成及发展 ， 大 幅度提高混凝 土 抗裂能力及改善抗冲击能力 ， 并能大幅度提高混凝土抗折强 度并降低其脆性 ， 同时也 提高 了混凝土 的抗渗 能力、 抗 冻能 力 ， 使混凝土耐久性大大提高 。 聚丙烯混凝 土的施 工 要点 ： 1 ) 聚丙 烯纤维 完全 为物 理 性 添加物 ， 同混凝土骨料及外 加剂不 起任何 化学反应 ， 故 不 需改变混凝土 的配合 比， 对坍 落度 影响小 ， 初凝 、 终凝 时间变 化不大 ， 粘 聚性增强 ， 泵送性能有所改善 ， 施工及养护工艺无 特殊要求。2 ) 聚 丙烯 纤维混 凝 土如用 常规搅 拌设 备搅 拌 ， 只要适当延长搅拌时间( 约 2 ra i n ) ， 纤维束 即可彻底 分散为 纤维 单丝 ， 并均匀地分布 于混凝 土中 ， 而 使用强制 式搅拌 设 备 可以无须延长搅拌时 间。 钢纤 维混凝 土 与聚 丙烯 纤 维 混凝 土 的 比较 。1 ) 钢纤 维 能够明显提高混凝 土 的抗 拉 、 抗弯 、 抗 剪和抗 扭 强度 ； 聚 丙烯纤维 混凝土 的这几 项 力 学 性 能改 变 不大 。2 ) 钢纤 维 能够部分 提高混凝 土的抗 裂性 能 ； 聚 丙烯纤 维则 能大 幅度 第 3 7卷 孟晓勇等 ： 在非洲热带地 区解决超长混凝土板 裂缝 问题 的措 施 第 9期 提高 混 凝 土 的 抗 裂 性 能 。钢 纤 维 混 凝 土 的 收 缩 值 降 低 7 ， 掺量 1 的聚 丙烯 纤维 混 凝 土可 降低 1 0 ， 裂 缝减 少 8 7 。3 ) 钢纤维 混 凝 土施 工 不 如 聚 丙烯 纤 维 混 凝 土施 工 方 便 。 钢纤维混 凝土 要 重新 计算 和 试配 ， 而聚 丙 烯纤 维 混凝 土则 不 需要 进 行 任 何改 变 。 钢 纤 维 在放 入搅 拌 器 前 ， 需摇筛 或用分散 机加 料 ， 增 加 了工 序 ； 聚 丙烯 纤 维则 无 这道工序 ， 正 常施工 。 钢纤 维 混凝 土 的搅 拌时 间 比纤 维 混 凝土 的搅拌 时间长 ， 钢 纤 维混 凝 土的搅 拌 时 间 比不加 钢 纤 维混凝 土的搅拌 时 间长 12 m i n ， 而 聚丙 烯纤 维 混凝 土 的搅 拌时 间不需延 长 。钢 纤维混 凝土 的振捣 时间长 。钢 纤 维混凝 土 的振 捣不适 用 插入 式 振捣 器 ， 为 避免 纤 维不 断 裂起球 ， 而需用 平板 振捣 器 ， 从 而 振捣 时 间增加 ； 而 聚丙 烯 纤 维混凝 土的振捣 机 械 和 振 捣 时 间 均无 须 改 变 。4) 钢 纤 维 混凝土 表面经过 一段时 间后 ， 会有 少量铁锈 出现 ； 而 聚丙 烯纤 维混凝 土则不 会 。5 ) 钢 纤 维 混 凝 土 的耐 火 性 比聚 丙 烯纤 维混凝 土 的 耐火 性 强 。当 温度 超 过 1 2 0 C时 ， 聚 丙 烯 纤 维就软 化 ， 使 聚丙 烯纤 维增 强 水泥 基 复合 材料 的 强度 显 著 下降 ， 但 因包 裹纤维 的基体 提供 了一个保 护层 ， 有助 于减 小对 火和 其他环境 因 素 的 损 伤 。6 ) 钢纤 维 混 凝 土 的价 格 比聚丙烯 纤 维 的 价 格 高 。钢 纤 维 平 均 8 0 0 0元 t ， 掺 量 1 ， 按 7 8 k g m 计 算 ， 合 6 2 4元 m ； 而 聚 丙 烯 纤 维 按 6 0 0 0 0元 t ， 掺量 0 9 k g m 计 算 ， 合 5 4元 m ； 如某 6 5 m m 厚 高 速 公 路 路 面 铺 装 层 ， 钢 纤 维 混 凝 土 材 料 价 格 2 6元 m ， 聚 丙 烯 纤 维 混 凝 土 材 料 价 格 9 6元 m 。 由于本工 程的混凝土板是 大跨度大面积 的， 选取混凝 土 时 ， 抗裂性是首要 的 ， 力学性 能的提高反而不是最重 要 的， 故 初步选择 聚丙 烯纤 维。 由于是 体 育 场工 程 ， 失 火 的概 率 不 大 ， 而且混凝 土板 上还抹灰 ， 因此对 聚丙 烯纤维 混凝 土耐 火 性差这点 可忽略不计 。另外 聚丙烯 纤维 混凝 土施工 比钢 纤 维混凝土 方便 ， 不需做 任何调整 ， 且价格 比钢纤维混 凝土低 ， 故后选择 聚丙 烯纤维作 为添 加进 混凝 土里 的纤维 。经过 市 场查询和 比较 ， 最终确定格 雷斯抗裂防渗束状单 丝纤维 为本 工程混凝 土使 用的纤维 ， 每 立米 掺量 0 6 k g ， 每 立方 米混 凝 土纤维数 量 1 3 5亿根 。其物理性 能如表 1所示 。 表 1 格 雷撕 抗 裂 防 渗 纤 维 的 物理 性 能 材质 1 0 0 聚丙烯 直径 l 8 u m 抗 拉 强 度 3 6 5 MP a 密 度 O 9 1 极限延伸率 2 7 2 长度 l 9 mm 弹性模量 3 3 0 0 MP a 比表面积 2 2 5 m2 k g 熔点 1 6 O 吸水性 无 燃点 5 9 0 抗酸碱、 抗盐腐蚀性高 2 2 3解决温差 裂缝 本工程板厚 1 2 01 6 0 m m， 不属 于大 体积 混凝 土 范 围 ， 混凝土 内部热量 容易散 出， 内外温差不大 。非洲热 带地 区温 度高 ， 混凝土外部 和内部 温度的差 比在 国内小 。 2 2 4解决安定性 裂缝 水泥安定性 不合格是 由于水 泥熟 料里 含有 游离 氧化 钙 f c A O， 在水 泥水化 、 硬 化的过 程 中， f C A O在水泥具 有一定 的 强度后才开始水化 ， 并伴 随一定 的体 积膨胀 ， 从 而导 致混凝 土 内部产生 巨大 的膨 胀应 力 ， 当超过 混凝 土的极 限强 度时 ， 就会引起混凝 土 的开 裂 和损 坏。所 以 ， 必 须选 择合 格 的水 泥。在坦桑尼亚 国家 主体育 场项 目中 ， 建立 实验 室 ， 对使用 的水泥进行检查 ， 合格 的方可使用 。 2 3适 当增 加 配 筋 率 适当增加配筋率 ， 可 以提高钢筋 在混凝土里 的接触 面积 ， 增大于水泥基的握裹力 ， 能部分 阻止水泥基的收缩 ， 防止裂缝 的发生 。本工程看 台板和楼板的钢筋都是双层双 向配筋。 2 4及 时 充 分 养 护 本工程处于赤道地 区温度 高 ， 日照 强烈 ， 混凝 土 表面水 分 散失快。虽然聚丙烯纤 维 的掺入减 少 了塑性混 凝 土表面 的析 水 ， 但本工程仍 然要 及时养 护。在混 凝 土终凝 后 ， 立 即 用麻 片网覆盖 ， 雇佣 当地工 人 白天一直 浇水 ， 保持 混凝 土面 层 的湿润 ， 连 续养 护 1 4 d 。1 4 d后 ， 撤 去 麻 片 网， 仍 然浇 水 1 4 d。共 养 护 2 8 d 。 2 5 结合工程 的特 点采取 的其他 施工措施 本工 程在非洲的经济 不发 达 国家 ， 生 产物 资严 重不 足 ， 并且水 电都不能够保证施工 ， 而且温度高 ， 日照强烈 ， 对 混凝 土 的浇 注及裂 缝的控制 都造成 了困难。本工 程还 采取 了 以 下措施解决在 国内可能不是 问题 的问题 。 1 ) 装发 电机 满足连续施工 的需要 坦桑 尼亚国家供 电不足经常停 电 ， 而混凝土工程 需要连 续作业 ， 为保证混凝土施 工的连续性特从英 国进 口两 台总容 量 5 0 0 k W 的发 电机 。 2 ) 现场打井满足水 的供应 坦桑尼亚 国家供水不足偶尔有水 ， 而混凝土工程 的连续 作业 ， 需要充足 的水作 为保证 ， 为此在现场 打井 3口， 并 做 了 1个 1 5 0 m 的蓄水池 。另外 在现场安装变频泵 ， 将水池里的 水通过管道 打到楼上 ， 清理模 板和养护混凝土用 。并且水 质 通过 当地政府 部门的化验验收 。 3 ) 支撑系统 的稳定 从 国内进扣件 式钢管和碗扣式钢管 ， 保 证支撑系统 的稳 定 ， 防止 由于沉降不 均发 生的裂缝 。令外 ， 一定 不 能提前 拆 模 ， 防止由于混凝土强度 没达 到要 求而承受超过其本 身应力 的荷 载 所 产 生 裂缝 甚 至 破 坏 。 4 ) 建立实验室保证材 料的合格 从 国内进经过 检测 的试验设备 ， 并 且这些设备 同样经 过 当地政府部 门的核准验 收 。使 用的 材料 ， 如 钢筋 、 水泥 、 砂 、 石等 ， 经过试验 ， 合 格后 ， 方 能用 在工程上 。 5 ) 对混凝土进行 收浆 掺聚丙烯纤维 的混凝土终凝会稍有提前 ， 再根据 当时天 气 的冷热状况 、 风力大小 等具 体情况 进行 收浆 ， 目的是将 表 面 裂 纹 全 部 消 除 。 3最 终 效 果 通过采取上述种种措施 ， 基本消除了混凝土的裂缝 ( 肉眼 看不到) 。本工程主体结构评为优 良。2 0 0 7年 7月 1 3日通过国 内专家组的评定 ， 整体工程优 良。今年 3月胡锦涛主席到现场 35 第 9期 杨 森 茂 ， 等 ： 地 铁 工程 中杂 散 电流 对 结 构 的腐 蚀 性 研 究 第 3 7卷 主持移交给坦桑尼亚政府的仪式 ， 本工程获得两国政府的好评。 4结 论 对于在非洲赤道地区超长 面积超大 的混凝 土板 的抗 裂 问题可 以从以下几 点解决 ： 1 ) 将 大面积 混凝 土分 割成小 块 浇注 ， 并设变形 缝、 分 割缝 ， 允 许 混凝 土在这 个地 点 发生 变 形 。2 ) 合理选 择 添加物 ， 利用 添加 物的 特性 消除或 减少 混 凝土的裂缝 ， 目前 聚丙烯 纤维 是最好 的选 择。3 ) 合 理 的配 筋 ， 有利于减少 混凝 土裂缝 的产生 。4) 重 视混 凝土 浇注 后 的养护 ， 防止 由于缺 水造成 裂缝 的产 生。5 ) 结合 当地 的 实 际情况 ， 克服其他原因使混凝 土产生裂缝的 困难 。 参 考 文 献 1 徐至钧 纤维混凝土技术及应用 北京： 中国建筑工业出版社， 2 O O 3 2 陈宏友 聚丙烯纤维混凝土力学性能室内实验研究 中外公路， 2 0 0 5 3 龚益 ， 徐至钧 纤维混凝土与纤维砂浆施工应用指 南 北京： 中国 建材工业 出版社 ， 2 0 0 5 4 林小松 ， 杨果林 钢纤维高强与超高强混凝土 北京： 科学出版社， 2 O O 2 5 邓宗才 高性能合成纤维混凝土 北 京： 科学 出版社 ， 2 0 0 3 6 冯乃谦 ， 顾青霞 ， 混凝土结构的裂缝 与对策 北京 ： 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 6 7 建筑施工手册( 第四版缩印本) 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 3 ( 上接 第 1页 ) 2 电化学腐蚀 的影响 因素 在理想的电解质环境 下 ， 1 A的电流 1 年 内可 以腐 蚀铁 的重量为 9 1 3 k g 。根据某 地铁 的检测结 果” ， 地 铁产生 的 杂散 电流可达 3 0 0 A以上 ， 对 隧道结构 、 周 围管线 造成严 重 的腐蚀 ， 以电流值 2 0 0 A来计算通过 1年时间的杂散 电流腐 蚀 ， 可 以腐蚀掉 2 0 0 0 k g的铁物质 。按 此计算 ， 地铁 运营超 过 2 O年 ， 可以认为主体结构 和钢轨 已经破坏 ， 不能使用 。但 实际情况并非如此 ， 很 明显 ， 按照铁在 电解质溶 液 中 自然腐 蚀 的电化学当量来计算 是不合适 的。 杂散 电流的电化学腐蚀受 环境 因素的影 响。土壤 的结 构特性不同 ， 对地下设施 的电化学腐 蚀程度也 不同。土壤一 般 由土壤 颗粒 、 水 、 空气混合而成 ， 土壤颗粒与颗粒之 间存 在 空隙 ， 这些空隙中充满着水或空气 ， 而土壤孔隙的透水性 、 通 气性 等会对腐蚀过程构成直接影响。 3力学因素对地铁结构 的影响 目前 的研究大都在单一因素下进行 的。在实 际工程 中 ， 地铁工程结构在力学与不 同环境 因素 共同作用 下的耐 久性 能衰减也不是单 一因素作用 的简单叠加 ， 而是多个 因素 之间 相互耦合作用的结果 ， 在单因素作用 下的研究结论 和经 验公 式与实际多重因素综合作用之 间有很大偏差 ， 因此迫切需要 对地铁工程结构在力 学与环境 因素耦合作 用下进行 耐久性 分析 ， 建立多因素作用下 的耐久性能衰减模型及寿命预测方 法。著名混凝土专 家 M e h t a 指 出混 凝土耐 久性 破坏 常常 是 多因素协 同作用 的结果 ； 吴 中伟 院士也 指出 ， 耐 久性研 究 习惯单一破坏因素的研究试验 ， 与实际工 程中多因素的联 合作用脱节 ； 孙 伟 院士 特别 强调 混凝 土在多 重 因素作 用 下耐久性研究 的重要 意义 和必要性 。 现阶段对力学 因素 与杂散 电流共 同做用 下 的结 构耐 久 性 很少 ， 因 此 设 计 了 在 不 同荷 载水 平 下 杂 散 电流 对 钢 筋 混 凝 土的腐蚀试验 ， 进行 长期 加载及数据采集 。 本试验采用钢筋混凝 土简支梁 为试验对象 ， 以如下装置 模拟杂散电流 ， 如 图 2所 示。构件放 在水槽 中 ， 为防止水 槽 内的钢筋锈蚀 ， 在水槽内壁涂混凝土防腐涂料 I n e r t o l P o x i t a r 。 试验中采用直流稳压 电源供 电， 通过金属 阳极和铜棒 阴 极 ， 溶液为介质产生 回路 ， 模拟 出杂散电流。 试 验 中 ， 直 流 稳 压 电 源 提 供 电 压 为 2 O V， 每 根 钢 筋 上 3 6 图 2 加载、 杂散 电流及氯盐溶液作用下钢筋锈蚀模拟装置 1 一钢筋( 阳极 ) ； 2 一混凝 土简支梁 ； 3 一氯化钠溶 液( 5 ) 4 一铜棒( 阴极 ) ； 5 一水槽 通过的电流为 0 2 A， 通电时问为每天 8 h ， 试验周期 1 0 0 d ， 采 取线性计划法测量钢筋的腐蚀电流密度 ， 定期进行数据采集 。 4结 论 我 国目前正处于地铁建设高峰期 ， 通过原有地铁结构 的 耐久性研究为今后地铁结 构的设计 ， 耐久 性提 高打下基 础。 通过对地铁 结构所处的实际环 境进行试验研究 ， 成为地铁耐 久性研 究的发展方向。本 文增加 了力学 因素 ， 设计了试验装 置 ， 为通过杂散电流与荷载共同作用下钢筋混凝 土腐 蚀情况 的研 究 打下 基 础 。 参 考 文 献 1 杜应吉 地铁工 程混 凝土 耐久性研 究与 寿命 预测 D 河 海 大 学 ， 2 0 0 5 2 黄炳德 地铁结构耐久 性影 响因素及其寿命预测研究 D 同济 大学 ， 2 0 0 7 3 李文 卿 地 铁车 站 地下 连 续墙 耐 久性 规 律 研 究 D 同济 大 学 ， 2 0 0 6 4 潘 洪科 基于碳化作用的地下工程结构 的耐久性与可靠度 D 同济大学 ， 2 0 0 5 5 刘秉 京 ， 编 著 混 凝 土 结构 耐 久性 设 计 北 京 ： 人 民交 通 出 版 社 ， 2 0 0 7 6 Me h t a P K D u r a b i l i t yc r i t i c a l i s s u e s f o r t h e f u t u r e ，C o n c r e t e I n t e rna t i o n a 1 1 9 9 7， 1 9 ( 7) ： 2 73 1 7 吴中伟 ， 廉 慧珍 水 泥基复合材料 科学研 究 中的辩 证思维 混凝 土 ， 2 0 0 0 ， ( 4) ： 2 02 6 8 We i S u n ， R u Mu ， X i n L u o ， E f f e c t o f c h lo r i d e s a l t ， f r e e z e t h a w c y c l i n g a n d e x t e r n a l l y a p p l i e d l o a d o n t h e p e r f o r ma n c e o f t h e c o c r e t e ， Ce me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ，2 0 0 2 ， 3 2 ( 1 2 ) ： 1 8 5 91 8 6 4