方塊碼頭胸墻混凝土的滲裂防治

王志強(qiáng)，胡克飛，王杰，李維超

（1.山海關(guān)船舶重工有限責(zé)任公司，河北 山海關(guān) 066206；2.北京海鑫工程監(jiān)理公司，北京 100024）

重力式碼頭胸墻多屬空腔、超長結(jié)構(gòu)，工程交工使用后，胸墻較多開裂漏水，給生產(chǎn)使用帶來不便，為解決這一國內(nèi)通性難題，在山船重工方塊碼頭項(xiàng)目中采取了一系列防裂措施，取得了突出效果。

1 工程概況

山船重工方塊碼頭全長208 m，系實(shí)心方塊式碼頭。水上基槽開挖，拋石基床厚度1 m，拋石基床水上夯實(shí)后，混凝土方塊及卸荷板分層擺放于拋石基床上，胸墻沿碼頭全長布置于卸荷板上，胸墻內(nèi)設(shè)有通行雙廊道，胸墻頂上設(shè)有350 kN系船柱、橡膠護(hù)舷、公用地溝及門機(jī)軌道一根。胸墻的斷面尺寸為高3.0 m，寬3.9 m，底標(biāo)高+0.5 m，胸墻結(jié)構(gòu)分段長度24 m。

2 滲裂產(chǎn)生原因

1）收縮裂縫?；炷潦湛s可引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種不同，干縮、收縮量也不同?；炷林饾u散熱和硬化過程引起的收縮，會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，如果超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。由于胸墻廊道混凝土結(jié)構(gòu)分段長度24 m，需整體澆筑成型，屬于超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土設(shè)計要求抗凍抗?jié)B，水泥用量大，混凝土自身的收縮大，很容易造成裂縫。

2）不均勻沉降裂縫。胸墻廊道混凝土結(jié)構(gòu)分段長度24 m，胸墻廊道下墻身為方塊結(jié)構(gòu)，方塊尺寸為6 m×3.7 m×3 m，分層置于拋石基床上，拋石基床不密實(shí)，各方塊容易產(chǎn)生不均勻沉降，也易造成混凝土開裂。

3）混凝土自身微觀裂縫?；炷帘旧硪膊⒉幻軐?shí)，它在微觀上是多組分、多相、多孔的堆聚結(jié)構(gòu)。宏觀上普通混凝土是水泥、砂、石子和水組成的復(fù)合材料，因此它的力學(xué)性能主要取決于水泥的性能、粗細(xì)骨料（砂子和石子）的性能及水泥與骨料之間黏結(jié)能力和它們的體積含量。根據(jù)水灰比和水泥水化程度的不同，混凝土中存在水泥凝膠、毛細(xì)管孔腔、成型時殘留的氣泡和殘余未水化的水泥核心。水泥水化時生成的水泥凝膠，不足以堵塞原來的毛細(xì)管道，在混凝土中還存在連通的毛細(xì)管通道，使混凝土的抗?jié)B性能大大降低。混凝土的另一特性是在空氣中結(jié)硬時失水干縮和碳化收縮產(chǎn)生微裂縫?；炷猎谟不?，普通混凝土干縮值一般為0.04%～0.06%，普通混凝土的孔隙率一般不少于8%～10%。

3 滲裂防治措施

為達(dá)到抗?jié)B防裂的設(shè)計要求，綜合分析了可能引起混凝土開裂的各項(xiàng)因素，把工作重點(diǎn)放在減小混凝土自身的收縮應(yīng)力，提高混凝土自身的抗裂性能，加強(qiáng)基床夯實(shí)，減少混凝土方塊不均勻沉降上。

3.1 嚴(yán)格控制基床夯實(shí)

本工程地質(zhì)條件較好，基槽設(shè)計開挖到強(qiáng)風(fēng)化巖，實(shí)際工程開挖土質(zhì)為花崗巖強(qiáng)風(fēng)化巖體，承載力50 t/m2以上?；舱胶粚?shí)是控制不均勻沉降的關(guān)鍵。在基床夯實(shí)施工時采用旁站監(jiān)督制度，先行試夯，確定相鄰夯次的平均沉降差在30 mm以內(nèi)時的夯擊遍數(shù)，采用縱橫向相鄰一夯壓半夯工藝，嚴(yán)格控制夯擊能和夯擊遍數(shù)，確保基床夯擊密實(shí)。

3.2 嚴(yán)格選擇原材料

選用淺野牌P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量315 kg/m3?？刂粕笆嗔亢褪酆吭谝?guī)范規(guī)定之內(nèi)，砂率可控制在36%，比正常值偏低2%～3%，因?yàn)樯奥蕼p小，含氣量也趨于減少，可減少不必要的孔隙，提高抗?jié)B性能。

3.3 使用外摻料

混凝土配合比中摻入活性礦物質(zhì)粉煤灰，取代15%水泥，以減少混凝土初凝后水化熱的釋放，改善混凝土的和易性，縮小水泥漿中的孔隙，提高混凝土的后期強(qiáng)度及抗?jié)B能力。

3.4 降低水灰比

緩凝型減水劑——木質(zhì)素磺酸鈣是表面活性劑，基本作用是降低水的表面張力或水泥顆粒間的界面張力，使水泥顆粒間易于濕潤，相應(yīng)減少用水量。用水量減少有效地減少了混凝土的收縮，減少了因水分大量蒸發(fā)使混凝土內(nèi)部造成的孔隙。緩凝作用使混凝土的水化熱慢慢釋放，避免熱量的集中釋放造成混凝土內(nèi)外溫差過大而開裂。

3.5 加入引氣劑

為達(dá)到改變混凝土孔結(jié)構(gòu)的目的，在混凝土中加入松香熱聚物引氣劑，加入量為水泥用量的0.004%。引氣劑的加入，使混凝土產(chǎn)生細(xì)小均勻的微氣泡，并在硬化后仍能保留氣泡。松香熱聚物是一種憎水性表面活性劑，在混凝土中具有起泡、分散、濕潤等表面活性作用，形成無數(shù)分散的獨(dú)立氣泡，尺寸一般在1 mm以下，在含氣量5%的1 m3混凝土中，直徑50～100 μm的氣泡約有200億個以上，可降低混凝土的泌水性和水泥漿的離析現(xiàn)象。因?yàn)椴回炌ǖ奈馀菹嗷オ?dú)立，猶如滾珠軸承，大大改善了混凝土的和易性。使用引氣劑后，抗?jié)B水壓力隨氣泡含量的增大而提高，但超過一定限度，抗?jié)B水壓力反而會降低，因此混凝土攪拌時要嚴(yán)格控制松香熱聚物的摻入量。

3.6 采用補(bǔ)償收縮混凝土

所謂補(bǔ)償收縮，就是限制混凝土膨脹，補(bǔ)償其收縮。補(bǔ)償收縮混凝土實(shí)際上是在普通混凝土中加入膨脹劑，使混凝土適度膨脹，混凝土中鋼筋對其膨脹產(chǎn)生限制作用，致使鋼筋本身也隨混凝土一起膨脹，產(chǎn)生拉應(yīng)力，此時混凝土就相應(yīng)產(chǎn)生壓應(yīng)力。本工程摻入的是錦州東電水泥廠生產(chǎn)的FN-M型膨脹劑。摻入方法為內(nèi)摻法，摻量控制在水泥用量的10%～12%。該產(chǎn)品產(chǎn)生的限制膨脹率為0.02%～0.05%，在混凝土中建立的預(yù)壓應(yīng)力為0.2～0.7 MPa，能夠抵消導(dǎo)致混凝土開裂的全部或大部分應(yīng)力，使混凝土的抗拉強(qiáng)度大幅度提高，從而防止和減少了裂縫的出現(xiàn)，提高了混凝土的防水和抗?jié)B性能。

3.7 嚴(yán)格施工控制，保證混凝土的拌合物質(zhì)量

嚴(yán)格施工報驗(yàn)制度，未經(jīng)驗(yàn)收合格不允許進(jìn)行下步工序施工。嚴(yán)格檢查核對鋼筋型號、根數(shù)及位置，嚴(yán)格檢查模板支設(shè)的剛度、穩(wěn)定性及斷面尺寸，檢查模板內(nèi)的清理情況，認(rèn)真核對預(yù)埋件及預(yù)留孔位置，保證混凝土澆筑前，模板內(nèi)干凈濕潤且無積水。接茬部位嚴(yán)格檢查止水帶有無破損，清理是否干凈。接茬混凝土垂直縫在新混凝土澆筑前刷一層水泥漿，水平縫鋪一層厚度為10～30 mm的水泥砂漿。水泥凈漿與水泥砂漿的水灰比應(yīng)小于混凝土的水灰比。澆筑混凝土?xí)r，旁站監(jiān)理混凝土澆筑的全過程，防止混凝土產(chǎn)生離析，加強(qiáng)振搗，防止漏振與過振產(chǎn)生，有效監(jiān)督組織施工，防止混凝土出現(xiàn)冷縫。混凝土澆筑至頂部時，采用二次振搗及二次抹面，如有泌水現(xiàn)象，及時排除。澆筑混凝土?xí)r，后方攪拌場地要控制計量精度，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行砂石含水率、含泥量檢測，及時調(diào)整單方用水量，并隨時跟蹤檢測混凝土坍落度，保證混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定，為混凝土自身抗?jié)B防裂提供保證。

3.8 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮效能

微膨脹作用的發(fā)揮，很大程度上取決于養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量。由于胸墻廊道混凝土屬于薄壁斷面，混凝土側(cè)面養(yǎng)護(hù)比較困難，因此在混凝土側(cè)壁懸掛塑料薄膜，然后灑淡水養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格澆水養(yǎng)護(hù)制度，設(shè)專人澆水養(yǎng)護(hù)，每天澆水，保證混凝土的濕潤，養(yǎng)護(hù)時間不少于15 d。

4 措施實(shí)施效果

方塊碼頭投入使用1 a后，全項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時未發(fā)現(xiàn)任何一段胸腔混凝土有開裂滲漏現(xiàn)象，專家組對胸墻混凝土的滲裂防治給予了高度評價。

5 結(jié)語

方塊碼頭胸墻混凝土裂縫的出現(xiàn)不僅會降低廊道混凝土的抗?jié)B能力，影響使用功能，而且降低碼頭的耐久性和承載力。方塊碼頭胸墻混凝土的裂縫是可以控制的，其關(guān)鍵在于采取措施減小混凝土自身的收縮應(yīng)力，提高混凝土自身的抗裂性能，加強(qiáng)基床夯實(shí)減少混凝土方塊不均勻沉降。

[1]JTJ268-1996，水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范[S].

[2]岳銘濱，臧書哲，張良晨.秦皇島港煤五期翻車機(jī)房工程綜合抗?jié)B防裂技術(shù)[J].中國港灣建設(shè)，2007（5）：54-57.

[3]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[4]中交第一航務(wù)工程局有限公司.港口工程施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1994.