龍口港碼頭面層混凝土表面缺陷防治

于祖杰

(龍口港集團(tuán)有限公司,山東 龍口 265700)

水運(yùn)工程質(zhì)量通病一直以來是影響工程質(zhì)量和進(jìn)度的關(guān)鍵性問題，根據(jù)對(duì)以往工程中遇到的質(zhì)量通病問題進(jìn)行分析和總結(jié)，結(jié)合煙臺(tái)港龍口港區(qū)27、28、29號(hào)通用泊位工程中施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行剖析，針對(duì)工程的特點(diǎn) ，成立質(zhì)量通病治理工作組，確定質(zhì)量通病治理重點(diǎn)，制定具體的質(zhì)量通病治理實(shí)施方案。重力式碼頭、堆場混凝土面層的龜裂、起砂、剝皮、露石、不規(guī)則裂縫等缺陷是混凝土普遍存在的質(zhì)量通病，不僅嚴(yán)重影響碼頭面層的觀感質(zhì)量，而且對(duì)碼頭的耐久性和使用性能也產(chǎn)生不利的影響，為此，我們制定了具體的面層混凝土表面缺陷治理方案，在煙臺(tái)港龍口港區(qū)27、28、29號(hào)通用泊位工程碼頭面層混凝土施工中得以實(shí)施，收到了滿意的效果。

1 工程概況

龍口港區(qū)27、28、29號(hào)通用泊位程碼頭主體采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，水工主體結(jié)構(gòu)由預(yù)制沉箱、現(xiàn)澆胸墻構(gòu)成，沉箱基礎(chǔ)為拋石基床。碼頭頂面高程4.0 m，護(hù)輪坎通常布置，頂高程4.3 m，前沿底高程-16.0 m(圖1)。碼頭采用直立岸壁形式與岸線順接、岸線總長891 m，其中碼頭岸線長769 m、直立岸壁長122 m；沉箱頂部現(xiàn)澆混凝土胸墻，其上布置系船柱、護(hù)舷、門及軌道、接電箱等設(shè)施?，F(xiàn)澆胸墻17 258 m3,胸墻寬度4.2 m，高度為3.2 m，分3層澆筑，第一層澆筑厚度為1.2 m，第二層澆筑厚度為1.5 m，面層澆筑厚度為0.5 m。面層混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35F250。

圖1 碼頭主體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Scheme of the main construction of wharf

2 缺陷特征及對(duì)工程危害

2.1 龜 裂

混凝土面層的龜裂亦稱塑性收縮裂縫，是在混凝土澆筑后仍處于塑性狀態(tài)時(shí)，由于水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多出現(xiàn)在表面，形成網(wǎng)狀、淺而細(xì)的發(fā)絲裂縫，長短寬窄不一，方向不一，呈龜紋狀分布，肉眼可見，深度較淺，一般不超過5 mm。當(dāng)與其他不良因素疊加時(shí)裂紋可能進(jìn)一步發(fā)展，但深度不超過10 mm。

2.2 起砂、剝皮

混凝土表層不密實(shí)，面層松散粗糙顏色發(fā)白，稍經(jīng)磨損面層表面有松散的水泥灰泛出，用手摸時(shí)類似干水泥粉。隨著車輛行走磨損的增加，砂粒逐漸松動(dòng)或有成片水泥硬殼剝落，使用一定時(shí)間后骨料外露。

2.3 露 石

露石是指混凝土面層在車輛的作用下水泥砂漿磨損或剝落產(chǎn)生的石子裸露現(xiàn)象。

混凝土面層缺陷會(huì)程度不同的給工程帶來危害，輕微的缺陷影響工程的觀感質(zhì)量，嚴(yán)重缺陷不僅影響工程的耐久性而且將造成混凝土面層或大面積結(jié)構(gòu)的損壞，影響工程的使用功能。

3 缺陷成因

上述混凝土面層缺陷的形成，涉及到環(huán)境、材料、施工操作等多方面原因，主要有以下幾點(diǎn)：

3.1 混凝土原材料不符合要求

1)水泥標(biāo)號(hào)偏低或使用過期受潮水泥，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度特別是表層的膠結(jié)強(qiáng)度降低。

2)粗骨料中骨料粒徑偏小，針片狀石子含量過高，細(xì)骨料級(jí)配不良，含泥量過高。其中針片狀含量過高，細(xì)骨料級(jí)配不良將影響混凝土的彎拉強(qiáng)度；骨料粒徑太小，混凝土收縮率大，易引起收縮裂縫；含泥量過高，混凝土振搗時(shí)泥漿土上浮會(huì)造成表面強(qiáng)度降低。

3.2 混凝土配合比選擇不當(dāng)

1)水灰比過大。據(jù)調(diào)查，當(dāng)面層混凝土水灰比大于0.55或水泥用量偏低時(shí)，容易產(chǎn)生各種缺陷。過大的水灰比不僅降低混凝土的強(qiáng)度，而且增大了混凝土骨料初期表面水膜厚度，并隨著混凝土凝結(jié)泌水增大，而且混凝土在運(yùn)輸過程中易出現(xiàn)分層離析，均勻度難以保證。過大的水灰比導(dǎo)致混凝土水化空隙大、孔徑粗，濕擴(kuò)散系數(shù)大，經(jīng)過一定時(shí)間，盡管失水空隙仍主要是較粗空隙、內(nèi)部相對(duì)濕度大，凈濕含量較大，表現(xiàn)為混凝土長期收縮變形較大。另外混凝土在硬化過程中將產(chǎn)生一定的收縮，水灰比越大，用水量越多，混凝土自身的收縮就越大，當(dāng)收縮受到約束時(shí)，必然引起混凝土的開裂。

2)砂的細(xì)度模數(shù)偏小，砂率選擇不合適。砂的細(xì)度模數(shù)偏小，砂率偏大易產(chǎn)生起砂現(xiàn)象；砂率過小，混合料粘聚性不夠，不易振搗密實(shí)。

3)未使用合適的外加劑、聚丙烯纖維。在北方地區(qū)碼頭面層混凝土摻入引氣劑和減水劑可以提高面層的抗凍融、抗磨損能力。

3.3 混凝土施工坍落度過大或過小

施工時(shí)混凝土坍落度過大，易造成混凝土表面水泥漿上浮，形成骨架表層薄弱面，降低了表面強(qiáng)度。坍落度過小，混凝土的和易性差，澆筑振搗不易密實(shí)，強(qiáng)度無法保證。

3.4 混凝土振搗工藝不當(dāng)，振搗不密實(shí)或不均勻

面層混凝土澆筑施工一般采用振動(dòng)梁或平板振搗器振搗的方法，當(dāng)混凝土分層厚度和振搗方法不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生局部振搗不密實(shí)、不均勻情況。如果振搗不密實(shí)，混凝土在硬化的初期將產(chǎn)生一定收縮，當(dāng)受到模板或鋼筋的約束時(shí)，就導(dǎo)致了混凝土塑性變形裂縫。如面層的周邊和角落如不采用適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)振搗措施，容易出現(xiàn)蜂窩、氣孔或表層松散等缺陷。

3.5 混凝土抹面、壓面不當(dāng)

面層諸多缺陷的成因都與混凝土壓面有關(guān)，壓面是一個(gè)時(shí)間性很強(qiáng)的工作，過早達(dá)不到壓面的目的，過晚難于進(jìn)行壓面，無法保證密實(shí)。特別是壓面的遍數(shù)直接關(guān)系到面層的外觀和表面收縮裂縫的消除。

3.6 覆蓋、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，成品保護(hù)工作不足

混凝土澆筑完畢后表面不及時(shí)覆蓋，混凝土水分蒸發(fā)速度過快，特別是在沿海地區(qū)炎熱或大風(fēng)天氣下，混凝土表面過早失水造成急劇收縮，而此時(shí)混凝土強(qiáng)度又很低，使得混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫。同時(shí)養(yǎng)護(hù)達(dá)不到規(guī)定時(shí)間，或潮濕養(yǎng)護(hù)不充分，將會(huì)不同程度影響混凝土的水化，降低混凝土的強(qiáng)度。

3.7 切縫不及時(shí)

面層的縮縫一般采用鋸切的方法。鋸切過早容易損壞縮縫的棱角；切縫太晚，混凝土內(nèi)部應(yīng)力過大，將導(dǎo)致混凝土板的開裂；切縫深度過淺，混凝土在切縫處截面的強(qiáng)度仍然較大，板塊應(yīng)力沒有得到釋放，在臨近切縫處易產(chǎn)生新的收縮裂縫。

4 防治措施

為了保證本工程面層混凝土內(nèi)外質(zhì)量均到達(dá)合格的要求，我們采用有效控制手段和防治措施。對(duì)面層混凝土表面缺陷預(yù)防和治理效果建立獎(jiǎng)罰機(jī)制，對(duì)于預(yù)防得當(dāng)，未發(fā)生混凝土質(zhì)量通病或發(fā)生較少并治理有效的作業(yè)隊(duì)，在考核中給予獎(jiǎng)勵(lì)。對(duì)于執(zhí)行不力的作業(yè)隊(duì)在考核中給予處罰，對(duì)于治理提出的合理化建議，在實(shí)施中取得較好效果的進(jìn)行個(gè)人獎(jiǎng)勵(lì)。嚴(yán)格按照本工程質(zhì)量管理制度執(zhí)行，將混凝土質(zhì)量通病防治工作落實(shí)到人，樹立精品意識(shí)，以保證項(xiàng)目質(zhì)量通病治理工作有序、有效進(jìn)行，面層混凝土表面缺陷治理取得實(shí)效。

4.1 混凝土原材料控制措施

嚴(yán)格控制混凝土的原材料質(zhì)量，加強(qiáng)進(jìn)場復(fù)驗(yàn)，不合格的原材料不得在本工程使用，同時(shí)對(duì)粗骨料進(jìn)行現(xiàn)場水洗篩分。

4.2 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)

選擇合理的配合比，減小混凝土自身收縮。水泥用量增加，直接導(dǎo)致水泥水化熱的提高，增加了早期混凝土的熱脹，從而增加混凝土溫度下降后的冷縮。在水灰比一定的情況下，用水量對(duì)混凝土干燥收縮有很大影響，用水量較少的混凝土具有較小的干燥收縮。在用水量一定的情況下，水灰比較大的混凝土具有較小的干燥收縮。骨料對(duì)混凝土的質(zhì)量影響也較大，細(xì)骨料過多，減弱了混凝土之間的連接能力，增大裂縫產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。根據(jù)現(xiàn)場所用原材料和攪拌、輸送等施工工藝及現(xiàn)場條件，合理選用面層混凝土的配合比是十分關(guān)鍵的。

1)嚴(yán)格控制水灰比。水灰比過大會(huì)造成混凝土在硬化過程中由于水分蒸發(fā)和膠凝體失水后引起干縮量加大。本工程面層混凝土單位體積用水量控制在165 kg/m3以下，混凝土的單位體積水泥用量宜<360 kg/m3，控制在300～360 kg/m3，且控制混凝土的水灰比，水灰比控制在0.45～0.55。

2)采用粉煤灰替代部分水泥，減少水泥用量以盡量減少混凝土水化熱所引起的混凝土溫升。

3)摻入加氣劑和減水劑，改善混凝土的技術(shù)性能，控制含氣量，確?；炷恋谋Ｋ院褪┕さ暮鸵仔?、可泵性，減少混凝土下灰、振搗后的泌水。

4)采用低坍落度混凝土，控制在30～50 mm，可避免施工中出現(xiàn)表面分層和細(xì)骨料上浮現(xiàn)象發(fā)生。

4.3 加強(qiáng)面層混凝土施工工藝的控制

控制面層砼澆注厚度不大于500 mm，分層均勻，振搗采用φ50插入式振搗棒進(jìn)行，砼振搗順序宜從近模處開始，先外后內(nèi)，移動(dòng)距離不大于400 mm，保證不得漏振、過振。砼振搗應(yīng)密實(shí)，不得碰撞鋼筋、預(yù)埋件、模板支撐系統(tǒng)和模板面，采用快插慢拔的方式，每個(gè)振搗點(diǎn)的振搗時(shí)間在15～20 s，以粗骨料不再下沉，表面不再冒氣泡為準(zhǔn)?；炷翍?yīng)隨澆筑高度的升高而分層減水；混凝土澆筑至頂層時(shí)，采用二次振搗方式，振搗完畢清除頂面的浮漿，對(duì)泌出的水分用土工布吸除，嚴(yán)禁采用干灰吸水。

4.4 嚴(yán)格執(zhí)行二次壓面的規(guī)定，加強(qiáng)表面的抹面工作

混凝土振搗后先用木抹搓平，初凝前采用機(jī)械壓面抹光，次數(shù)不少于2～3遍，板塊邊緣和四角人工鐵抹壓光修平。當(dāng)混凝土達(dá)到一定硬度時(shí)，采用磨面機(jī)磨面2～3遍，再用人工抹面2遍以上。然后采用排刷進(jìn)行輕微拉毛處理，要橫向拉毛，以面層不起砂為準(zhǔn)，使用尺桿標(biāo)定位置，做到線直面平，拉毛時(shí)間控制原則寧早勿遲，如拉毛較早深度較大，則返工壓光再拉毛，直至符合拉毛深度要求。施工完的面層混凝土應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)(用塑料薄膜、土工布覆蓋或噴灑養(yǎng)護(hù)膜等)。

4.5 摻用合適的外加劑、聚丙烯纖維

摻入聚丙烯纖維可以提高混凝土的抗沖擊能力、堅(jiān)韌性和延展性，減少混凝土的滲透性，可以減少混凝土的龜裂?；炷灵_罐前預(yù)先將聚丙烯纖維按照1.0 kg/m3摻量分別裝入塑料袋中，混凝土攪拌時(shí)有專人在砂石料進(jìn)入料斗時(shí)放入砂石料料斗內(nèi)，適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，使聚丙烯纖維能夠比較均勻地分布于混凝土中。優(yōu)點(diǎn)；1)使用方便、操作簡單、易控制。纖維的作用完全是物理作用，不影響水泥的化學(xué)作用，纖維與混凝土的各種元素及添加劑能混拌，使用中不需改變混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。2)聚丙烯纖維作為一種次要加強(qiáng)筋，無需像金屬網(wǎng)一樣擔(dān)心其保護(hù)層厚度而可以防銹蝕、防堿，聚丙烯纖維會(huì)對(duì)混凝土在塑性及硬化階段提供最有效的自動(dòng)保護(hù)。3)有良好的經(jīng)濟(jì)性。聚丙烯纖維混凝土比普通混凝土費(fèi)用增加約20元/m3，相比其它的外摻材料和工藝，節(jié)約成本、提高工效。

4.6 混凝土養(yǎng)護(hù)及防護(hù)

養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化、強(qiáng)度增長的重要手段。養(yǎng)護(hù)到位與否對(duì)裂縫的出現(xiàn)有關(guān)鍵的影響。為此，本工程的面層采取以下綜合養(yǎng)護(hù)措施：

1)混凝土終凝后及時(shí)覆蓋塑料薄膜和土工布，防止水分過早散失。在冬期施工期間采用覆蓋塑料薄膜和毛氈保溫。

2)混凝土齡期達(dá)到1 d時(shí)，在土工布表面充分灑水，保持足夠的潮濕度，養(yǎng)護(hù)時(shí)間14 d以上，并做好養(yǎng)護(hù)記錄。

4.7 及時(shí)切縫

當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度60%～70%時(shí)，根據(jù)本工程施工時(shí)的溫差，一般在混凝土澆筑后2～3 d時(shí)進(jìn)行切縫，切縫時(shí)嚴(yán)格控制縫寬和深度。切縫深度25～30 mm，縫寬4 mm。切縫順序，從中間開始，后向兩側(cè)間隔切縫，切縫間距4 m左右。切縫后及時(shí)做好覆蓋，繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5 防治效果

本工程自2012年4月開始澆筑碼頭胸墻面層，至目前已完成30段面層澆筑，完成工作量的60%，澆筑混凝土方量約為10 000 m3。通過上述措施的實(shí)施，收到了明顯效果。經(jīng)現(xiàn)場觀察，碼頭面層混凝土沒有出現(xiàn)起砂、剝皮、露石、不規(guī)則裂縫等缺陷，混凝土的龜裂問題也得到了較好的控制。

6 結(jié) 語

碼頭面層混凝土表面缺陷受多因素影響，不同地區(qū)、不同時(shí)間、不同的操作方法、不同的操作人員等，均會(huì)對(duì)表面質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。這就需要在施工過程中根據(jù)實(shí)際情況及工程特點(diǎn)，編制合理的施工組織方案，采取有針對(duì)性的施工工藝并不斷優(yōu)化，從源頭抓起，過程把關(guān)，嚴(yán)格控制施工工序，認(rèn)真采取防治措施，采取不同的方法來減少碼頭面層混凝土表面缺陷的發(fā)生，同時(shí)必須在思想上高度重視，提高全員的質(zhì)量意識(shí)，注重細(xì)節(jié)處理，在精心施工中下足功夫，從而提高混凝土工程的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量，取得滿意的效果。