重力式碼頭現(xiàn)澆面層裂縫原因及防治措施

【摘 要】通過多年的現(xiàn)場觀察，查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防裂縫的措施等進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】面層混凝土；裂縫；控制

隨著港口工程建設(shè)的飛速發(fā)展，重力式碼頭的施工水平不斷提高，施工技術(shù)日趨完善，重力式碼頭工程的外觀、實(shí)體質(zhì)量都達(dá)到了很高的水平，但碼頭面層混凝土經(jīng)常出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象未能得到很好根治。下面就混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防裂縫的措施等進(jìn)行闡述。

一、工程概況

某工程建設(shè)3個(gè)5萬噸級多用途泊位，遠(yuǎn)期可改造為2個(gè)10萬噸級集裝箱泊位 （結(jié)構(gòu)按靠泊15萬噸集裝箱船設(shè)計(jì)）。碼頭岸線與洋浦港總體規(guī)劃岸線基本一致，長度為782m。

碼頭結(jié)構(gòu)按15萬噸預(yù)留，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底高程為-18.0m。近期按5萬噸級疏浚，碼頭前沿停泊水域設(shè)計(jì)底標(biāo)高為-14.4m，碼頭前沿停泊水域?qū)挾葹?5m，碼頭面頂高程為6.0m。

二、胸墻面層混凝土早期開裂的機(jī)理與影響因素

1、混凝土約束性裂縫成因

（1）胸墻面層混凝土表面積大，極易受基層界面的約束而產(chǎn)生約束應(yīng)力，同時(shí)，胸墻面層混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)過程會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，這兩種應(yīng)力，都使胸墻面層混凝土下方產(chǎn)生壓應(yīng)力，而頂面則產(chǎn)生拉應(yīng)力。另外，混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，有一個(gè)強(qiáng)度增長過程，一般前幾天強(qiáng)度增長緩慢，在7天～14天齡期時(shí)，強(qiáng)度增長迅速，可達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%～90%。當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度小于約束、收縮應(yīng)力值時(shí)，就會造成胸墻面層混凝土開裂，且開裂方向無規(guī)律。

（2）現(xiàn)澆胸墻面層混凝土中存在多余的游離水，水份蒸發(fā)后混凝土表面與內(nèi)部變形不一致，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

（3）現(xiàn)澆胸墻面層混凝土坍落度過大、可塑性差，一經(jīng)振搗，混凝土中石子下沉、水泥砂漿上浮，導(dǎo)致混凝土面層材料上下不均勻，混凝土硬化后上下收縮不一致，產(chǎn)生裂縫。

（4）面層施工切縫不及時(shí)，混凝土由于膨脹容易產(chǎn)生裂縫；分縫寬度過大，混凝土應(yīng)力集中也容易產(chǎn)生裂縫。

2、混凝土干縮性裂縫

（1）胸墻面層混凝土養(yǎng)護(hù)的方法不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，造成表面失水過多、過早，水泥沒有充分水化，發(fā)生較大的干縮變形而產(chǎn)生裂縫。胸墻面層混凝土澆筑前，面板表面未進(jìn)行沖洗、濕潤，預(yù)制面板吸收大量胸墻面層混凝土中的水份，產(chǎn)生裂縫。

（2）面層抹面收面時(shí)間掌握不好或抹面時(shí)風(fēng)力較大、氣溫較高，混凝土表面水分蒸發(fā)較快，也容易產(chǎn)生裂縫。

3、原材料及配合比的設(shè)計(jì)

原材料及配合比的設(shè)計(jì)直接影響混凝土的性能，是造成混凝土裂縫不可忽視的原因。

三、現(xiàn)澆胸墻面層混凝土質(zhì)量控制過程

本工程胸墻混凝土等級為C40，胸墻頂高程為6.0m。沉箱頂面標(biāo)高為+1.4m，施工時(shí)胸墻混凝土分三次澆注，第一次澆筑至+3.2m處，第二次澆筑至5.55m，頂層45cm。

1、面層澆筑前的質(zhì)量控制

（1）混凝土配合比、堿含量、氯離子含量的審查內(nèi)容包括選用的原材料品種、規(guī)格、質(zhì)量等符合設(shè)計(jì)要求，做配合比試驗(yàn)的原材料要滿足設(shè)計(jì)與施工工藝要求；坍落度應(yīng)滿足施工條件。

選定的配合比必須有28天強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告及其他性能指標(biāo)（抗?jié)B、抗凍、氯離子電通量等）試驗(yàn)報(bào)告。監(jiān)理工程師在審批配合比時(shí)應(yīng)要求承包人按所報(bào)的配合比進(jìn)行試配并提前制作試件進(jìn)行強(qiáng)度對比，確認(rèn)滿足要求后以書面形式，確認(rèn)配合比。 配合比經(jīng)批準(zhǔn)后才能使用，在施工過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行該配合比。如施工過程中需調(diào)整配合比，承包人須事先將新配合比及試驗(yàn)結(jié)果報(bào)監(jiān)理工程師，經(jīng)批準(zhǔn)后才能使用。

本工程參考設(shè)計(jì)配合比為： 水泥：砂：碎石：水：聚羧酸減水劑（液體）：抗蝕增強(qiáng)劑（粉劑）：聚丙烯纖維478：707：1154：151：3.36：42：1

混凝土坍落度為90-110mm，因纖維具有一定的防裂功能，對減少面層龜裂問題有較好作用，為增強(qiáng)面層抗裂性能在混凝土中摻入長短組合的聚丙烯纖維，摻量為1kg/m3，能限制胸墻面層混凝土施工過程中塑性裂縫的發(fā)生，從而提高面層質(zhì)量。

（2）對施工方案的工藝流程、材料檢驗(yàn)、人力組織、質(zhì)量保證體系及保證措施進(jìn)行認(rèn)真審查，并對應(yīng)編制質(zhì)量控制實(shí)施細(xì)則，施工過程中嚴(yán)格按照實(shí)施細(xì)則進(jìn)行質(zhì)量控制。

（3）對攪拌站的生產(chǎn)能力、質(zhì)量保證措施、運(yùn)輸能力等是否滿足工程施工的要求進(jìn)行綜合考察。

（4）對混凝土使用的原材料要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，選用低水化熱水泥，選擇級配良好的砂石骨料，嚴(yán)格控制砂石中的泥土、粉灰、有機(jī)物等雜質(zhì)及針片狀碎石含量，根據(jù)砂石料的實(shí)際含水量調(diào)整施工配合比，準(zhǔn)確進(jìn)行混凝土的投料計(jì)量，確保混凝土的均勻性。

（5）混凝土拌制的質(zhì)量檢驗(yàn)要求：混凝土應(yīng)拌合均勻，不得有離析、泌水現(xiàn)象；混凝土的坍落度在攪拌地點(diǎn)和澆筑地點(diǎn)（當(dāng)澆筑點(diǎn)離攪拌點(diǎn)運(yùn)輸時(shí)間超過15min時(shí)）分別取樣檢測，每一工作班對坍落度至少檢查2次；混凝土的出料溫度應(yīng)進(jìn)行檢查，滿足規(guī)范對冷、熱天氣的施工溫度規(guī)定。

2、胸墻面層混凝土施工過程質(zhì)量控制

（1）面層標(biāo)高控制：依據(jù)胸墻面層混凝土分條線位置在面板上彈墨線，沿線每隔1.5m布設(shè)一個(gè)型鋼，用水準(zhǔn)儀測設(shè)型鋼及前后模板四個(gè)角的標(biāo)高，以控制面層標(biāo)高。

（2）邊角防裂措施：在溝、槽等邊角應(yīng)力集中位置綁扎與可能出現(xiàn)裂縫開裂方向成45度角的鋼筋。

（3）防裂鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)：在碼頭面層綁扎6mm直徑的鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片間距50mm×80mm，鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度為40mm，加固鋼筋網(wǎng)片，防止鋼筋網(wǎng)片在澆筑過程中下沉，使鋼筋保護(hù)層變大影響抗裂效果。

（4）施工過程注意事項(xiàng)：避免在雨中、大風(fēng)及烈日下澆筑混凝土，澆筑前先用空壓機(jī)清理表面，并灑水濕潤。由于面層混凝土坍落度較小，使用吊罐運(yùn)輸混凝土，振搗采用直徑為50mm插入式振搗器，振搗間距300mm，持續(xù)振搗15～20s，以混凝土表面呈現(xiàn)水泥漿和混凝土不再沉落為度。插入式振搗器應(yīng)垂直插入混凝土中，快插慢拔，上下抽動?；炷翝仓帘砻婧螅稳ケ砻娓{，采取二次振搗，多次抹面（首先是用木抹子粗抹面一次，再使用呂合金刮尺進(jìn)行刮平，等混凝土稍微凝結(jié)再用木抹子進(jìn)行一次抹面，等混凝土面層開始初凝，用光滑的鐵抹子進(jìn)行抹面，至少進(jìn)行兩次抹面。為防止表面過于光滑，完成前面五道工序之后，在已初凝的混凝土表面灑極少量水，再用大毛刷對混凝土表面進(jìn)行刷毛，此時(shí)抹面結(jié)束）。

四、胸墻面層混凝土澆筑后質(zhì)量控制

（1）面層養(yǎng)護(hù)：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。刷毛后覆蓋土工布派專人進(jìn)行灑淡水養(yǎng)護(hù)，確保潮濕養(yǎng)護(hù)不小于14天。

（2）切縫位置應(yīng)設(shè)在構(gòu)件受力較小的部分，切縫時(shí)間宜在胸墻面層混凝土強(qiáng)度達(dá)到10MPa～15MPa時(shí)進(jìn)行（做同條件試塊進(jìn)行壓塊），切縫深度宜為20mm。對于邊角處及鋸縫機(jī)無法進(jìn)到的部位可采用手持式小鋸縫機(jī)進(jìn)行鋸縫，直至鋸到邊界處。

五、結(jié)束語

綜上所述，在整個(gè)胸墻面層施工過程中，從原材料質(zhì)量把關(guān)，到混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、切縫等各道工序嚴(yán)格控制，就能夠極大的減少胸墻面層混凝土裂縫的產(chǎn)生，使碼頭面層平整美觀。

參考文獻(xiàn)：

（1）趙金祿，高樁碼頭現(xiàn)澆混凝土面層的質(zhì)量控制，《中國交通建設(shè)監(jiān)理》2014（02）。