港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制

楊軍平

摘要：本文對港口與航道工程大體積混凝土的特點及成因分類進行探討，并提出控制施工裂縫的策略，以供相關(guān)工作人員參考。

關(guān)鍵詞：港口與航道工程；大體積混凝土施工；裂縫控制

1.大體積混凝土的特點

當(dāng)基礎(chǔ)邊長大于20m，厚度大于1m，體積大于400m3時稱大體積混凝土。當(dāng)混凝土的體積足以影響混凝土的水化熱變化（混凝土內(nèi)外溫差達到 25℃），這樣的混凝土才被稱為大體積混凝土。在港口與航道工程施工過程中，由于工程長期受到環(huán)境水的作用，所以，使用的混凝土多為大體積混凝土，這類混凝土有其自身的特點。

具體來說，由于大體積混凝土的塊體較大，所以其結(jié)構(gòu)端面所用混凝土總量也較大；與建筑工程混凝土澆筑方法不同，港口與航道工程中大體積混凝土的澆筑多是以分縫分量的方法進行，以減少單次混凝土用量，從而有效提高混凝土澆筑的質(zhì)量與效率；外界溫度對大體積混凝土的影響，尤其是在混凝土內(nèi)外溫差較大情況下，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生不通過程度的變化，這就加大了混凝土養(yǎng)護的難度，通常施工人員利用水管以冷水降低混凝土表面溫度，以達到養(yǎng)護的目的；另外，在大體積混凝土內(nèi)部，多是以構(gòu)造筋為主，很少加設(shè)配筋，這樣有利于抱枕港口與航道工程大體積混凝土的抗?jié)B性、抗腐蝕性能等。

2.大體積混凝土裂縫形成的原因和分類

港口與航道工程中，在混凝土各部位的差異應(yīng)變產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時便產(chǎn)生裂縫?；炷猎谑┕ず褪褂眠^程中出現(xiàn)不同程度和形式的裂縫是相當(dāng)普遍的問題，便出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它有一個最大允許值。鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最大裂縫寬度是為了保證鋼筋不被銹蝕。國內(nèi)外的規(guī)范中都制定了允許裂縫寬度的限制要求：在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0.3～0.4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中裂縫允許寬度為0.2～0.3mm；在嚴重腐蝕介質(zhì)中裂縫寬度0.1～0.2mm。

大體積混凝土裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計算中的主要應(yīng)力以及其他結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土收縮引起的。

2.1溫度裂縫

溫度是導(dǎo)致混凝土裂縫的主要因素，在大體積混凝土施工過程中，需要嚴加控制混凝土內(nèi)外溫差?；炷了^程會產(chǎn)生大量的熱能，這些熱能被困于混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度逐漸上升。一旦混凝土外部溫度與內(nèi)部溫度相差過多，難免會引發(fā)混凝土裂縫問題。另外，混凝土在成型過程中，其內(nèi)部抗拉能力較差，不能有效地對抗由于溫度變化引發(fā)的應(yīng)力，這就是產(chǎn)生施工裂縫的原因。

2.2收縮裂縫

（1）干燥收縮

混凝土硬化后，在干燥的環(huán)境下，混凝土內(nèi)部的水分不斷向外散失，引起混凝土由外向內(nèi)的干縮變形裂縫。

（2）塑性收縮

當(dāng)混凝土表面水分蒸發(fā)速度快于泌水到表面的速度時，產(chǎn)生塑性收縮裂縫。在水泥活性大、混凝土溫度較高、或在水灰比較低的條件下會加固引起開裂。這時混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點拉力，混凝土的表面就會出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進一步加大，于是裂縫進一步擴展。

（3）碳化收縮

二氧化碳氣體與水化水泥之間的反應(yīng)稱碳化。伴隨碳化過程混凝土產(chǎn)生收縮叫做碳化收縮。

（4）自身收縮

與溫度、濕度的應(yīng)力引起的變形不同，自身收縮是混凝土水化引發(fā)的一種收縮。自身收縮和水泥礦物成分、集料彈性模量有關(guān)。

3.大體積混凝土施工裂縫控制策略

為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，施工人員必須提高對施工裂縫的重視，積極分析引發(fā)施工裂縫的因素，并結(jié)合實際情況，以“預(yù)防為主、治理為輔”作為原則，制定各項科學(xué)、合理的施工裂縫控制方案，實施行之有效的施工裂縫控制措施，以最大程度地降低施工裂縫產(chǎn)生的概率，保證港口與航道工程大體積混凝土施工的質(zhì)量。

3.1合理設(shè)置大體積混凝土的施工縫

在巖基或老混凝土上澆筑新混凝土結(jié)構(gòu)時，縱向分段長度應(yīng)在15m以內(nèi)。在底板上連續(xù)澆筑墻體結(jié)構(gòu)，墻體上得水平施工縫應(yīng)設(shè)置在墻體距底板頂面大于1.0m的位置。對不宜設(shè)置施工縫的結(jié)構(gòu)，可采取跳倉澆筑和設(shè)置閉合塊的方法，減小一次澆筑長度。另外，上下兩層相鄰混凝土應(yīng)避免錯縫澆筑。

3.2嚴格控制大體積混凝土原料的配比

混凝土原料的合理配比，是提高混凝土性能的關(guān)鍵，同時也是保證混凝土質(zhì)量的重點。因此，在港口與航道工程大體積混凝土施工過程中，技術(shù)人員必須結(jié)合港口與航道工程的實際情況，按照相關(guān)標(biāo)準制定科學(xué)、合理的混凝土原料配比，并指導(dǎo)施工人員進行有效的攪拌與養(yǎng)護，從而為控制施工裂縫提供基礎(chǔ)。

3.3嚴格控制大體積混凝土施工的溫度

大體積混凝土施工溫度的控制，包括混凝土的初始溫度，也包括混凝土成型過程中的外界問題。因此，施工人員可以在混凝土澆筑過程中，以撒水、加冰等方法降低混凝土初始溫度，使混凝土內(nèi)部溫度與外界溫度相接近，避免施工裂縫產(chǎn)生。另外，合理安排混凝土施工時間，最好是在夜間施工，這樣有利于混凝土內(nèi)外溫度的控制。在混凝土成型后期，施工人員可以以人工控溫的形式，在混凝土表面加設(shè)保溫材料等方法，保證混凝土內(nèi)外溫差保持在允許范圍內(nèi)，避免混凝土內(nèi)部收縮應(yīng)力過大而引發(fā)施工裂縫問題。

3.4改善大體積混凝土施工的約束條件

港口與航道工程大體積混凝土施工工序安排的合理性，也是有效避免施工裂縫的關(guān)鍵。因此，施工人員必須按照施工規(guī)定，合理選擇適宜的施工技術(shù)，并積極探索創(chuàng)新的施工方法，盡量避免混凝土應(yīng)力集中情況。同時，還可以預(yù)留溫度伸縮縫，以減少混凝土結(jié)構(gòu)溫度約束，有效降低產(chǎn)生施工裂縫的概率。

3.5加強大體積混凝土施工的養(yǎng)護力度

混凝土澆筑過程以及成型過程的養(yǎng)護工作是極其重要的，施工人員必須時刻注意混凝土表面溫度，在混凝土表面覆蓋不同厚度的草墊或者控制灑水量等措施來減少干縮，避免施工裂縫產(chǎn)生。另外，施工人員必須在規(guī)定的時間內(nèi)進行養(yǎng)護，切勿忽視養(yǎng)護工作，一般來說，混凝土養(yǎng)護時間應(yīng)該控制在兩周以上。

4.結(jié)語

綜上所述，在港口與航道工程大體積混凝土施工過程中，如混凝土內(nèi)外溫度差異、混凝土收縮變形等。大體積混凝土施工裂縫的控制是施工管理中最為重要的一項工作，但是受到各種因素的影響，施工裂縫問題一直制約著港口與航道工程大體積混凝土施工質(zhì)量的提高。因此，相關(guān)施工人員必須提高對大體積混凝土施工裂縫問題的重視，積極分析施工裂縫的成因，并針對不同的裂縫情況提出不同的控制策略，以最大程度地避免施工裂縫，提高施工質(zhì)量。雖然，現(xiàn)階段我國港口與航道工程大體積混凝土施工依然存在裂縫問題，但是相信，在相關(guān)施工人員與技術(shù)人員的共同努力之下，必將能夠很好地控制施工裂縫，提高大體積混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]代寶龍，薛清城. 分析港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制.中國水運.2012，11

[2]張誼，聶維中.大體積混凝土裂縫控制施工措施—以金水

溝特大橋群樁基礎(chǔ)承臺工程為例[J].科技信息（科學(xué)教研），2007，45（32）：91-93.

[3]白生強，武英杰，楊玲.淺析水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，39（19）：21-23.

[4] 魯少林，高小玲.水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施[J].水電站設(shè)計，2008，40（03）：106-108.