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1、浅谈地铁管片的表面龟裂现象论文.freelm),用水湿润时则可见1,呈现为纵横交错状如龟壳纹样的裂纹。虽然在初期肉眼品在经受干湿和冷热交替的作用后,这种裂纹会由表面向纵深发展,而成为肉眼可见的裂缝。我们经常可见到一些路面和墙壁就有这种现象。虽然龟裂在初始时只存在于表面,但仍会有发展成有害裂缝的可能,因此龟裂问题应引起足够的重视和关注。笔者曾对龟裂的出现情况进行了研究,发现出现龟裂的情况大致如下:①管片在蒸养之后,入水池之前未出现龟裂(但延迟1～2天入池仍会出现龟裂);②管片刚出水池时未出现龟裂,出水池后数小时或1～2天后开始出现龟
2、裂。龟裂程度较轻时需要用水湿润才可见到;经过一段时间后,其程度稍重时则可见到裂纹处呈白色的纹路,而非裂纹处颜色较深,普遍呈黑色;严重时则可见到明显的龟壳纹样的裂缝。至于裂纹处呈白色,而非裂纹处呈黑色的原因,笔者认为是由于裂纹的存在,使得水化产物Ca(OH)2从裂纹处析出的结果。2龟裂产生的原因龟裂产生的原因比较复杂,有膨胀的原因(一般会引起整体从内到外的破坏),也有收缩的原因(一般出现在表面)。笔者就管片龟裂的原因究竟是膨胀引起还是收缩引起,进行了实验:①将红墨水滴在龟裂裂纹处(此时龟裂已经向纵深发展到了一定的深度),使之不可见,
3、但随着时间的延长,混凝土制沿裂缝渗入,让其渗入足够的时间24(30min)后,用凿子凿开管片,根据红墨水的渗入位置,测量裂缝的深度。笔者发现该裂缝深度只有1～1.5cm(管片龄期为128天,管片保护层厚度为4.5～5.0cm)。此裂缝为非整体性,属表层裂缝,应为收缩引起;②用酚酞的酒精溶液喷洒在新砸开的缺损部位,发现约0.3mm厚的表层不变色,说明表层已被碳化。以上实验证明管片表面龟裂是由收缩引起,那么是何种收缩引起的呢?混凝土收缩主要有:自生收缩、塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩等2。一般说来,龟裂与自生收缩无关。如果管片龟裂是由塑
4、性收缩引起,那么龟裂只出现在易产生塑性收缩的外弧面(与外界环境接触),并且在刚脱模时就会存在龟裂,而事实并非如此,事实上管片的包括内弧面在内的六个外表面都存在着龟裂的现象,因此可认为此种龟裂与塑性收缩无关。笔者认为管片表面龟裂产生的最大原因是干燥收缩和碳化收缩的共同作用所引起。文献2认为碳化收缩与干燥收缩共同作用可导致表面开裂和面层碳化。F.M.李1在其专著中谈到了细裂纹与碳化收缩的关系,认为产生细裂纹的原因不仅仅是干燥收缩引起,碳化作用也是一个重要的原因,并认为细裂纹一般产生于表面上。F.M.李从碳化深度与裂纹深度相一致的实验判
5、断细裂纹的产生与大气中的碳化有着某种联系,这一判断是在裂纹刚产生不久尚未扩展时所测数据来确定的。笔者前面提到的实验中,虽然管片碳化深度远小于裂缝深度,但显然可看出该裂缝是表面裂纹向纵深发展的结果,与F1M1李的判断不相矛盾。众所周知,并不是只要产生收缩就会引起开裂,只有当混凝土的抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时才会产生开裂。而表面抗拉强度的发展往往滞后于收缩拉应力的发展。管片表面龟裂形成的基本机理是其表面抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力而产生的裂纹。3关于混凝土的碳化碳化的含义包括水化产物Ca(OH)2的碳化和其他水化产
6、物(例如C-S-H凝胶)的碳化两个方面3。笔者认为这是混凝土碳化的两个阶段,首先是水化产物Ca(OH)2的碳化,然后当碱度下降到一定程度时,其他水化产物(例如C-S-H凝胶)才开始碳化。文献3报道,混凝土碳化需要很长时间。笔者认为这里所说的很长时间,是指第二阶段的碳化(即其他水化产物如C-S-H凝胶的碳化)需要较长的时间才能发生,也是指碳化程度达到一定的深度需要较长的时间。但是混凝土的表面碳化Ca(OH)2的碳化并不需要很长的时间,其在数小时内就可能发生。并且会引起混凝土的表面收缩1,再加上干缩的叠加作用,当混凝土本身的抗拉强度不
7、足以抵抗收缩所产生的拉应力时,将导致混凝土的开裂,从而产生微细裂纹。一般说来,碱度越高,碳化越慢3～4。这一规律是对混凝土的整体碳化而言的,混凝土的表面碳化并非如此。因为混凝土的表面主要成份为Ca(OH)2,根据化学平衡原理,碱度Ca(OH)2含量越高,越有利于Ca(OH)2的碳化。因此,混凝土的表面碱度越高,则表面的碳化越快,收缩也越大,越易产生裂纹(特别是在早期)。因此,降低混凝土表面的碱度(特别是早期)可减少龟裂的产生。提高混凝土的整体碱度,可减慢混凝土内部的碳化速度。这是因为碱度提高,即Ca(OH)2含量提高,会延迟其他水
8、化产物如C-S-H凝胶的碳化,因而会减慢混凝土内部的碳化速度。那么究竟是碱度高好还是碱度低好呢?笔者认为要辩证地对待这一问题。在避免或减轻管片的表面龟裂方面,不管混凝土的整体碱度如何,都希望降低混凝土的表面碱度。粉煤灰固然对降低混凝土的整体碱度有很
