港口工程中混凝土裂縫控制研究

■駱俊超

(泉州港口服務(wù)有限公司，泉州 362000)

港口工程中混凝土裂縫控制研究

■駱俊超

(泉州港口服務(wù)有限公司，泉州 362000)

混凝土材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各類(lèi)工程中，對(duì)于港口工程來(lái)說(shuō)，混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量顯得尤為重要。本文在對(duì)港口工程混凝土裂縫特點(diǎn)分析基礎(chǔ)上，指出了港口工程混凝土裂縫的成因，并探討了港口工程中混凝土裂縫的預(yù)防措施。

港口工程 混凝土 裂縫控制

1 前言

現(xiàn)階段，混凝土材料在各類(lèi)工程施工過(guò)程中得以廣泛應(yīng)用，混凝土材料的質(zhì)量在很大程度上決定整個(gè)工程的質(zhì)量。而因?yàn)榛炷敛牧献陨硭鶕碛械囊恍┨匦?，?dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，嚴(yán)重危害到整個(gè)工程的質(zhì)量。尤其是對(duì)于港口工程施工來(lái)說(shuō)，由于會(huì)涉及到大體積混凝土的施工，更易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。因?yàn)榇篌w積混凝土體積相對(duì)較大，在水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散失，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形受到約束，而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗裂能力時(shí)便引起混凝土的裂縫。由于港口工程存在于海水環(huán)境中，一旦混凝土裂縫出現(xiàn)，將會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能以及耐久性能，易導(dǎo)致安全隱患的出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅到工程使用的安全性。

以泉州港秀涂作業(yè)區(qū)16#泊位工程為例，該工程為20000GT滾裝泊位一個(gè)。泊位總長(zhǎng)319m，其中靠船平臺(tái)長(zhǎng)255m，接岸設(shè)施岸段長(zhǎng)64m，滾裝泊位采用突堤式布置，碼頭平臺(tái)采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，每段胸墻的混凝土體積達(dá)到465.62m3。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

本工程每段胸墻長(zhǎng)度約13m，胸墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，胸墻內(nèi)僅配較少的構(gòu)造筋。由于胸墻高度較大，為了更好控制混凝土質(zhì)量，每段胸墻采用分層澆筑。在澆筑胸墻混凝土后，每段胸墻都在頂面出現(xiàn)2～4條裂縫(圖2)，而且隨著時(shí)間的推移，裂縫還有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，從而給工程質(zhì)量控制帶來(lái)了不少麻煩。

2 港口工程混凝土裂縫的特點(diǎn)

2.1 與混凝土本身具有的韌性有關(guān)

圖1 胸墻結(jié)構(gòu)圖

圖2 胸墻裂縫

因?yàn)榛炷敛牧习l(fā)生一定的形變，就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)混凝土出現(xiàn)形變時(shí)，由于形變受到一定的約束，便產(chǎn)生特定應(yīng)力，大于混凝土結(jié)構(gòu)所擁有的臨界強(qiáng)度，則會(huì)出現(xiàn)裂縫。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫以后，混凝土結(jié)構(gòu)的形變便能夠得到滿(mǎn)足，形變形成的應(yīng)力同時(shí)也將得到松弛。這種情況下裂縫的出現(xiàn)主要是因?yàn)榛炷另g性較差而引起的，要是混凝土具備相對(duì)優(yōu)良的韌性，可以滿(mǎn)足較大形變的需求，那么混凝土材料便會(huì)擁有優(yōu)良的抗裂性能。因此，通過(guò)優(yōu)化混凝土的韌性，能夠很好控制混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.2 混凝土裂縫產(chǎn)生具有時(shí)間性

港口工程中，由于涉及大體積混凝土的施工，從混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生形變開(kāi)始，到形成一定的應(yīng)力，到產(chǎn)生裂縫，最后到裂縫逐漸的擴(kuò)張，這一過(guò)程不是在某一時(shí)刻就能夠完成的，整個(gè)過(guò)程需要一定的時(shí)間段。因此，將裂縫問(wèn)題消除在初期狀態(tài)，可以最大限度避免混凝土裂縫的發(fā)展。

3 港口工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類(lèi)

3.1 塑性收縮裂縫

因?yàn)楦劭诠こ淌┕ぶ校婕暗幕炷两Y(jié)構(gòu)較大，為了避免混凝土在早期快速凝結(jié)，產(chǎn)生過(guò)多的熱量，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，一般會(huì)在混凝土材料中加入一定量的緩凝劑和石塊等。但是，在混凝土沒(méi)有完全固化前，混凝土處在塑性的狀態(tài)。要是此時(shí)未能做好養(yǎng)護(hù)工作，便極易導(dǎo)致表層混凝土水分快速散失，使得混凝土產(chǎn)生裂縫。這種類(lèi)型的裂縫一般呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，而且易出現(xiàn)于氣候相對(duì)干燥、環(huán)境溫度高的時(shí)期。

3.2 溫度裂縫

因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的內(nèi)部以及外部存在相對(duì)大溫差，使得混凝土結(jié)構(gòu)收縮出現(xiàn)不均勻，導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。若是產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，混凝土結(jié)構(gòu)便會(huì)出現(xiàn)裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)在施工階段以及施工完成以后，水泥會(huì)產(chǎn)生水化反應(yīng)，這一過(guò)程將釋放非常多的熱量，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度有所增加。當(dāng)水泥不斷水化時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值，之后便逐漸降低?；炷两Y(jié)構(gòu)表層，散熱條件較好，熱量散失迅速，而混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部散熱條件較差，熱量散失較慢，因此，導(dǎo)致一定的溫差出現(xiàn)。由于溫差的存在，使得混凝土內(nèi)部以及外部的收縮變形不一致，便會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力值超過(guò)了混凝土抗拉強(qiáng)度，則會(huì)出現(xiàn)裂縫。溫度裂縫通常情況下深度深，而且易形成上下或者左右貫穿的形式，對(duì)于港口工程中混凝土結(jié)構(gòu)的整體性以及耐久性影響較大。

4 港口工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

4.1 材料方面的原因

主要是所使用的水泥種類(lèi)變化，同樣易導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。因?yàn)椴煌N類(lèi)的水泥，所產(chǎn)生的干縮變形也不同，例如，礦渣水泥的干縮變形要比硅酸鹽水泥干縮變形大，要是施工過(guò)程中未注意使用水泥的種類(lèi)，沒(méi)有采取相應(yīng)的預(yù)防措施，也易導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。

4.2 施工方面的原因

(1)由于港口工程混凝土結(jié)構(gòu)的體積較大，進(jìn)行混凝土施工時(shí)，極易出現(xiàn)振搗不均勻的問(wèn)題，產(chǎn)生漏振或者過(guò)振問(wèn)題。此時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)度將會(huì)表現(xiàn)出不一致的現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)不同部位收縮存在較大的差異，易誘發(fā)混凝土裂縫出現(xiàn)。

(2)因?yàn)楦劭诠こ讨谢炷两Y(jié)構(gòu)體積較大，在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中所需的施工時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，在兩層之間以及接茬位置處等易出現(xiàn)處理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，導(dǎo)致這些位置處產(chǎn)生裂縫。

(3)混凝土施工作業(yè)完成后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的進(jìn)行二次收面作業(yè)，要是收面過(guò)遲，表面水分蒸發(fā)過(guò)多，也易導(dǎo)致混凝土裂縫出現(xiàn)。

5 港口工程中混凝土裂縫的控制措施

5.1 設(shè)計(jì)方面控制措施

在進(jìn)行港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)處理好“抗”與“放”的關(guān)系。所謂“抗”是指處于特定約束作用下的混凝土構(gòu)件，所擁有的形變空間有限，要想防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，而采取的相應(yīng)技術(shù)措施。例如，在泉州港秀涂作業(yè)區(qū)16#泊位工程中，對(duì)于胸墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在分段澆筑胸墻混凝土?xí)r，上層混凝土要等到下層混凝土終凝后方可進(jìn)行二次澆筑，以便下層混凝土對(duì)上層混凝土產(chǎn)生一定的約束力。

所謂“放”是指當(dāng)構(gòu)件處在一個(gè)沒(méi)有約束環(huán)境中，或者是構(gòu)件形變空間足夠的情況下，制定有效措施避免裂縫的出現(xiàn)。進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要防止因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)斷面發(fā)生突變，這樣能夠有效避免應(yīng)力集中問(wèn)題的出現(xiàn)。進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)對(duì)補(bǔ)償機(jī)制的應(yīng)用，防止由于混凝土形變而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的目標(biāo)。例如，在本工程中，每段胸墻之間都設(shè)置了變形縫，并應(yīng)用瀝青木板或?yàn)r青砂板等彈性材料填充，以便結(jié)構(gòu)伸縮釋放應(yīng)力。

5.2 施工方面控制措施

(1)港口工程混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，要根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，而采用適宜的材料，選擇合適的混凝土等級(jí)，確?；炷敛牧现泄橇虾嗔坎怀^(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，保證骨料的級(jí)配良好且合理。另外，還要摻入一定的混合料以及外加劑，減少混凝土前期水化放熱，控制混凝土溫裂縫以及干縮裂縫的出現(xiàn)。

(2)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程中，要確?；炷敛牧系暮鸵仔詽M(mǎn)足施工要求，不能出現(xiàn)離析或者泌水問(wèn)題，盡可能地減少混凝土用水量，有效控制混凝土干縮形變，最大限度地預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。 (3)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成以后，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)保溫以及保濕工作，因?yàn)樵诟劭诠こ袒炷两Y(jié)構(gòu)施工中，很多結(jié)構(gòu)的表面積較大，水分散失非?？?，因此，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作是預(yù)防裂縫問(wèn)題的關(guān)鍵措施。也可以采用覆蓋塑料薄膜或者定時(shí)灑水的方法，或者通過(guò)涂刷養(yǎng)護(hù)劑的方法，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)處理，避免裂縫的出現(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

在港口工程混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，要想完全的避免裂縫出現(xiàn)是不可能的。我們唯有通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析，找到較好的預(yù)防方法，盡可能減少裂縫的產(chǎn)生，將裂縫的危害降至最低，以保障港口工程的施工質(zhì)量。

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