試論港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制

(湖北省陽(yáng)新縣港航管理局 湖北 陽(yáng)新 435200)

引言

在港口與航道工程大體積混凝土施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些混凝土內(nèi)部與外部溫度差異較大、混凝土收縮變形等情況。而大體積混凝土的施工裂縫控制也是港口與航道工程施工管理中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，由于受到各種內(nèi)外因素的影響，導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量和效率一直無(wú)法得到保障。

一、大體積混凝土的特點(diǎn)

大體積混凝土的特點(diǎn)是基礎(chǔ)邊長(zhǎng)超過(guò)二十厘米，厚度超過(guò)一米，體積大于四百平方立米，混凝土的內(nèi)部與外部溫差超過(guò)二十五攝氏度之上，體積能夠影響混凝土的水化熱變化，這樣的混凝土就稱之為大體積混凝土。在很多港口與航道工程的施工過(guò)程中，再加上工程長(zhǎng)期受到環(huán)境水的影響，因此，使用的混凝土大多都為大體積混凝土，這類混凝土也有自身的特點(diǎn)。

具體情況下，大體積混凝土的體積比較大，結(jié)構(gòu)端面使用的混凝土總量也非常大。港口與航道工程與建筑工程相比，混凝土澆筑的方法也有所不同，因?yàn)楦劭谂c航道工程中大體積混凝土的澆筑方法是采用分縫風(fēng)量進(jìn)行。這樣的澆筑方式就能夠降低單次混凝土的使用量，直接提升了混凝土澆筑的質(zhì)量和效率。此外，外界溫度對(duì)大體積混凝土的影響也不是非常大，尤其當(dāng)混凝土內(nèi)部與外部的溫差相比較大時(shí)，大體積混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然會(huì)發(fā)生不同程度的變化，養(yǎng)護(hù)工作的難度也相對(duì)增加，但是施工人員可以采用冷水來(lái)降低混凝土表面的溫度，這時(shí)溫度相差就比較小，也能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)護(hù)的目的。大體積混凝土內(nèi)部的構(gòu)造都是以構(gòu)造筋為主，再加上少量的配筋，這樣就能夠?yàn)楦劭谂c航道工程在大體積混凝土施工中，不斷提升抗?jié)B性和防腐蝕性能。

二、大體積混凝土裂縫形成的原因和分類

在港口與航道工程施工中，混凝土各個(gè)部位發(fā)生的差異，就會(huì)產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力相比于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的裂縫要大?；炷猎谑┕ず褪褂眠^(guò)程中，出現(xiàn)不同程度和形式的裂縫是一種非常普遍的現(xiàn)象。但是出現(xiàn)的裂縫并不是都能夠影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用，因?yàn)樗幸粋€(gè)最大的允許值。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不被銹蝕，因此鋼筋混凝土裂縫的寬度也必須控制在合理的范圍之內(nèi)，對(duì)裂縫寬度有所限制。首先要求在正常的空氣環(huán)境中，裂縫允許寬度大約為0.3-0.4mm，其次在輕微腐蝕情況下裂縫寬度大約為0.2-0.3mm，最后是在嚴(yán)重腐蝕情況下裂縫寬度大約為0.1-0.2mm。

大體積混凝土裂縫可以按照深度的不同，氛圍貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫三種情況。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要有兩種，一種是結(jié)構(gòu)型裂縫，主要是由于混凝土外部的荷載力所引起的，包括一些常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力，還有其他結(jié)構(gòu)次應(yīng)力所造成裂縫受力。第二種是材料型裂縫，主要是由非受力變形發(fā)生變化所引起的，由溫度應(yīng)力和混凝土收縮引起。

(一)溫度裂縫

溫度是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素，因此在港口與航道工程的大體積混凝土施工中，就要對(duì)混凝土內(nèi)部與外部的溫差進(jìn)行嚴(yán)格控制。由于混凝土在發(fā)生水化過(guò)程中，就會(huì)產(chǎn)生巨大的熱能，這些熱能被困在混凝土的內(nèi)部，就會(huì)致使混凝土內(nèi)部的溫度不斷升高。當(dāng)混凝土外部與內(nèi)部的溫度相差比較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。此外，混凝土在成型過(guò)程中，內(nèi)部的抗拉能力相對(duì)比較差，無(wú)法與溫度變化所引起的應(yīng)力抵抗，這時(shí)也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

(二)收縮裂縫

(1)干燥收縮：大體積混凝土發(fā)生硬化之后，在一種干燥的環(huán)境下，混凝土內(nèi)部的水分就會(huì)不斷的向外流失，這時(shí)就會(huì)引起混凝土由內(nèi)部向外部發(fā)生干燥收縮變形產(chǎn)生裂縫。

(2)塑性收縮：當(dāng)大體積混凝土表面水分蒸發(fā)的速度超過(guò)沁水表面的速度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫。當(dāng)水泥的活性較大、混凝土溫度比較高、水灰比例比較低的前提下，混凝土在加固的過(guò)程中就會(huì)開(kāi)裂產(chǎn)生裂縫。這時(shí)由于混凝土正處于塑性狀態(tài)，一旦受到少量的拉力，混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，隨著水分的蒸發(fā)，裂縫的寬度會(huì)越來(lái)越大。

(3)碳化收縮：碳化收縮是指二氧化碳?xì)怏w與水化水泥產(chǎn)生的反應(yīng)就導(dǎo)致裂縫。

(4)自身收縮：自身收縮是指混凝土在水化時(shí)，所引發(fā)的一種收縮導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

三、港口與航道工程中大體積混凝土施工裂縫控制的有效策略

(一)將大體積混凝土的施工裂縫合理進(jìn)行控制

在巖基或者老式混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程中，縱向分段的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制在十五米之內(nèi)。在底板澆筑墻體結(jié)構(gòu)時(shí)，水平距離應(yīng)該大于一米左右。針對(duì)一些不適合采取施工縫的混凝土結(jié)構(gòu)，可以采用跳倉(cāng)澆筑和設(shè)置閉合塊的方法，來(lái)降低一次性澆筑時(shí)的長(zhǎng)度，這樣上下兩層結(jié)構(gòu)的混凝土還能夠避免錯(cuò)縫澆筑。

(二)將大體積混凝土原料的配比控制在合理的范圍內(nèi)

混凝土原料的配比也是提高混凝土性能的主要舉措，更能夠保證混凝土的質(zhì)量。在施工中，技術(shù)人員必須結(jié)合實(shí)際的施工情況，制定出科學(xué)合理的施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)配比原料進(jìn)行合理控制，在攪拌和養(yǎng)護(hù)中必須有專業(yè)人員進(jìn)行指導(dǎo)。

(三)將大體積混凝土施工的溫度控制在合理的范圍內(nèi)

針對(duì)大體積混凝土施工溫度的有效控制，首先要控制混凝土施工開(kāi)始的溫度，其次對(duì)混凝土在成型過(guò)程中的外界溫度進(jìn)行控制。在今后的施工中，施工人員在混凝土的澆筑過(guò)程中，可以采用灑水、加冰等方式來(lái)降低混凝土開(kāi)始的溫度，促使混凝土內(nèi)部溫度與外界溫度相差臨近。此外，還要對(duì)施工時(shí)間進(jìn)行合理安排，盡量選擇在夜間施工，這樣就能夠控制內(nèi)外的溫度差異。在混凝土成型之后，施工人員可以采用人工控制溫度的方式，可以在表面覆蓋一些保溫材料，將溫度差異控制在合理的范圍內(nèi)。

(四)改善大體積混凝土的施工約束條件

大體積混凝土施工工序安排的是否具有合理性，也是導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的原因。在今后的施工中，施工人員必須嚴(yán)格按照國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，選擇最合理的施工技術(shù)，并且在實(shí)際的施工中不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)施工方法進(jìn)行不斷探索與創(chuàng)新，將出現(xiàn)裂縫的情況有效的避免。此外，還要對(duì)溫度伸縮縫進(jìn)行密切關(guān)注，降低混凝土結(jié)構(gòu)的溫度約束情況。

(五)加大后期的養(yǎng)護(hù)力度

混凝土在澆筑過(guò)程中和成型過(guò)程中的養(yǎng)護(hù)工作是最重要的環(huán)節(jié)，因此在今后的施工中，施工人員必須密切注意混凝土表面的溫度。在混凝土成型時(shí)，在表面覆蓋一定厚度的草墊或者灑水來(lái)避免在干燥收縮過(guò)程中產(chǎn)生裂縫。此外，施工人員一定要重視養(yǎng)護(hù)工作，定期對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在兩周以上。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，只有在今后的港口與航道工程大體積混凝土施工中，對(duì)混凝土出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，不斷結(jié)合實(shí)際的施工情況，提出各種有效的解決措施，才能給提高混凝土的施工效率和質(zhì)量，才能為我國(guó)港口與航道工程提供堅(jiān)實(shí)的保障。