王大平 姚翠翠
中交隧道工程局有限公司
摘要：而山体隧道往往属于大体积混凝土的施工范畴，被动式地在病害出现后补修不仅会造成巨大的施工成本，而且对山体围岩的扰动会影响隧道的安全性。因此对于隧道的服役环境与周期，在设计中对配比进行有效的调整有利于整个寿命周期的运营。拟通过掺加粉煤灰、矿渣粉，降低水泥用量、增加含水量，延缓混凝土的水化，从而达到防止公路隧道衬砌混凝土开裂的目的。本文主要分析纤维混凝土抗裂性能分析及在隧道工程中的应用
关键词：隧道工程；纤维混凝土；裂缝；抗裂性能；分析
引言
最近几年，由于我国城市建设的比较快，因此，隧道工程的维修数量也不断的增加，但是在隧道工程维修之后，依然会出现隧道工程裂缝的情况，这样的情况在一定程度上影响了人们的出行。本文主要研究纤维混凝土抗裂性能分析及在隧道工程中的应用，通过研究纤维混凝土在隧道工程中发生裂缝的原因，提出相应的解决措施，保证隧道工程的质量，希望对相关的研究人员有一定的帮助。
1、纤维混凝土在隧道工程中发生裂缝的原因
1.1温度控制不当出现裂缝
在隧道工程的一些问题中，由于温度低产生的开裂也是一种比较常见的因素，而且导致出现这种原因的因素也很多，这些原因一起使得纤维混凝土出现开裂的现象。纤维混凝土内部和外部之间的湿度差异也很容易导致开裂。由于纤维混凝土的表面湿度容易受到外部环境因素的影响，尤其是在高温或大风的环境中，因此表面湿度将大大降低。纤维混凝土的内部混合料具有一定的保水作用，因此,内部水分比较大，湿度变化比较稳定。于是，在没有表面覆盖物的情况下，纤维混凝土的表面受到内部约束，并且在没有必要的维护措施的情况下会收缩和变形，出现裂缝。低温裂缝产生的原因也有很多，这些影响有的是不能完全避免的，但是可以通过施工的工艺和施工的手段对其进行避免。有的还可以通过人为的因素进行避免，现在由于我国北方的环境和气温对于建筑施工的影响很大，并且有很多不利的自然原因，人们根据自然原因和纤维的特性也研究出了很多的辅助材料，这些材料在施工的过程中都可以应用，并且对于施工都有一定的帮助。
1.2施工不当导致纤维混凝土出现裂缝
在纤维混凝土施工的过程中，要用到大量的钢筋加固建筑物。因此，在项目实施过程中，由于当地气候或环境等因素的影响，钢筋容易发生氧化或碳化。这些问题导致纤维混凝土结构被破坏，从而引起安全问题。甚至出现钢筋腐烂的问题，会使得整个结构的抗压强度相应的降低，从而造成严重的安全隐患。因此，必须严格控制工程中纤维混凝土的整体性能测试和质量管理。另外，施工过程不合理。纤维混凝土材料能否在建设项目中完美的展示其自身的作用，早期科学合理的设计非常重要，必须科学地进行必要的程序。在经济利益的驱动下，目前的大多数项目往往不遵循正式程序，而忽略某些环节以达到缩短工期的目的。这种现象在纤维混凝土建筑中尤为突出。只是简单地将各种原材料混合和搅拌而没有遵循适当的程序，这在以后的施工过程中会带来很多问题。纤维混凝土养护不到位，早期表面干燥或纤维混凝土内部与外部之间的温差大且出现裂缝。纤维混凝土浇筑后，不能及时浇水固化，或者固化时间不达标，还没有采取其他有效措施，导致纤维混凝土表面失水过快。纤维混凝土表面的失水率超过内部水分的蒸发率，从而导致纤维混凝土出现塑性收缩和干燥收缩的现象，从而引起纤维混凝土裂缝的发生。
2、纤维混凝土抗裂性能改善机理分析
目前，有两种关于纤维抗裂机理的理论，一种是由罗慕达(美国)提出的，通过断裂力学来解释纤维对混凝土抗裂性能，认为为了提高混凝土的强度，必须减少混凝土的原始缺陷、裂缝数量和尺度，当纤维间距小于一定值后，混凝土性能得到改善。
其次，Swamy在英国提出的复合材料理论，从复合材料构成的混合原理出发，将纤维视为混凝土的强化体系，运用混合原理推定混凝土的抗拉强度，提出了混凝土抗拉强度与纤维含量、方向、长度比和粘结力的关系基于纤维间距理论和复合材料理论，改善混凝土抗裂性的主要原因是:
(1)从混凝土的工作性能来看，由于混凝土中有大量无序分布的纤维，形成了三维支撑体系，阻止骨料下沉，提高了混凝土的均匀性等内在质量。减少失水，防止开裂。(2)减少原始微缺陷，提高混凝土的抗裂性，纤维素纤维与水泥石粘结牢固，可有效减少微裂纹发生和扩大的可能性，提高混凝土的极限拉伸变形和断裂能，还可减小混凝土表面与内部的应力梯度，应力松弛增大，残余拉伸应力减小。(3)纤维降低了混凝土的早期弹性模量，因此降低了混凝土中的拉伸应力；提高混凝土的变形能力，减少早期塑性开裂的可能性。
总之，纤维素纤维可以减少混凝土中的原始缺陷，改善混凝土的微观、中观性能和抗裂性能，实践证明，纤维间距理论相对适用于纤维素纤维混凝土塑性抗裂机理的解释。在混凝土未硬化之前，纤维起着抗裂的作用。在几千万到几亿根纤维的单位体积混凝土中，纤维的抗裂效果主要表现为纤维根数，纤维间距越小，早期抗裂效果越明显。当纤维间距大到一定值时，纤维对混凝土早期抗裂性影响不大。在纤维含量相同的情况下，在保证纤维充分分散的前提下，从抗裂性的角度来看，宜选用细直径纤维。纤维在一定含量下越细，单位体积混凝土中纤维根数越大，抗开裂性能越显着。
3、防止纤维混凝土在隧道工程中发生裂缝的措施
3.1做好温度控制
首先，必须加强冷却处理。纤维混凝土浇筑后期的冷却处理也是控制纤维混凝土裂缝的重要措施。通过使用循环冷却水，降低纤维混凝土的内部温度，并增强纤维混凝土的外部保温和保湿措施，例如：在外层覆盖一层薄膜，以减慢表面温度的降低，将纤维混凝土内部和外部之间的温度差控制在20-25摄氏度。同时要注意钢筋的施工。后浇钢筋不得断开连接，如果有加密钢筋，应一次性完成施工，并严格按照施工规范的要求绑扎钢筋，以防止钢筋支撑模板和浇筑纤维混凝土过程中会出现偏差，这会对整体结构安全性产生不利影响。其次，加强后浇带纤维混凝土施工的裂缝控制。所谓的后浇铸带是为了防止因收缩不均匀或沉降不均匀而在现浇纤维混凝土结构中产生有害裂纹。根据设计或施工规范的要求，在基础底板、墙和梁的相应位置，留设的纤维混凝土带在纤维混凝土后浇带的浇筑和振捣施工中，常常采用收缩补偿法来控制裂缝，但这种方法对纤维混凝土的温度提出了更高的要求，要求纤维混凝土两侧的强度差异要很小，否则会引起沉降不均匀，严重影响结构的完整性。另外，在浇筑施工过程中必须严格控制温度，以防止浇筑后结构两侧的纤维混凝土的强度和稳定性出现差异。还应该采用分层浇筑的方法来控制纤维混凝土内部和外部的温度差异，从而抑制温度收缩裂纹的产生，在选择使用机器的过程中，应该使用避免过度振捣的机械。
3.2控制好纤维混凝土施工
在施工的过程中，要确保模板、支撑架、U形支架等材料符合技术要求，立杆间距等结构计算符合规范要求；合理控制模具的拆模时间，模具必须有拆模指令才能拆，并且拆模试块送检合格。严格按照结构设计意图，对钢筋完成预埋和预留等现场作业，并做好相关程序的处理和成品的保护；加强混凝土养护的措施，严格执行养护要求。正确掌握纤维混凝土补偿收缩技术的方法。对于在施工中应用到的膨胀剂，应充分考虑不同品种、不同剂量的膨胀剂起到的不同膨胀效果，并应该通过使用大量试验数据来确定膨胀剂的最佳剂量。
结束语
本文对如何加强纤维混凝土裂缝控制提出相应对策。施工中通过采取控制措施，取得良好效果，使得未出现裂缝。重视纤维混凝土温度控制和施工控制，合理进行施工，降低纤维混凝土内部与外部温差。重视纤维混凝土养护，延长散热时间，避免纤维混凝土脱水或出现干缩裂缝，减少裂缝发生可能。最终提升纤维混凝土结构的抗裂性。
参考文献：
[1]刘志龙,杜向琴.碳纤维混凝土抗裂性能的试验研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2016,32(21):52-53.
[2]顾征宇,张德锋,杨毅超.补偿收缩纤维混凝土抗裂性及耐久性试验研究[J].建筑结构,2016,46(13):107-110.
[3]刘数华,何林.聚丙烯纤维混凝土抗裂性的试验研究[J].化学建材,2005(02):50-52.
[4]章毓,赵碧华,周双喜,刘美燕.纤维对混凝土抗裂性的影响[J].建材技术与应用,2007(09):16-18.
［5］叶飞，何川，夏永旭．公路隧道衬砌裂缝的跟踪监测与分析研究［J］．土木工程学报，2016(7)．