試論港口工程施工中大體積混凝土裂縫的防控措施

朱虹

摘 要：當(dāng)前大體積混凝土在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越普及，在港口工程中很多大體積結(jié)構(gòu)基本都采用了混凝土構(gòu)件。但是在大體積結(jié)構(gòu)部件的施工過(guò)程中又非常容易出現(xiàn)混凝土裂縫的問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土裂縫的防治有利于提升工程建設(shè)的整體質(zhì)量，因此，重視混凝土裂縫問(wèn)題是當(dāng)前工程施工的重點(diǎn)。本文對(duì)港口工程施工中大體積混凝土裂縫的類型進(jìn)行分析，提出了相關(guān)的控制措施，以期能夠促進(jìn)港口工程建設(shè)的有序開(kāi)展，為建筑施工的質(zhì)量提供保障。

關(guān)鍵詞：港口工程 大體積混凝土構(gòu)件 裂縫

當(dāng)前在我國(guó)港口工程建設(shè)中大多數(shù)采取的都是大體積混凝土，裂縫問(wèn)題可以說(shuō)是港口工程的“質(zhì)量通病”。大體積混凝土的主要特點(diǎn)就是以大區(qū)段為單位進(jìn)行施工建設(shè)，施工體積大，這種特點(diǎn)使得水泥水化作用時(shí)所釋放的熱量導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度逐漸升高，而由此產(chǎn)生的熱量卻無(wú)法有效釋放出來(lái)，使得混凝土構(gòu)件出現(xiàn)內(nèi)外溫差，再加之早期混凝土構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度低，彈性模量小，就非常容易使混凝土出現(xiàn)裂縫，從而影響港口工程質(zhì)量。

1.港口工程施工中大體積混凝土裂縫的類型

（1）溫度變化產(chǎn)生的裂縫

①水泥水化熱的影響

水泥的細(xì)度隨著工程的施工逐漸變小，導(dǎo)致水化速度不斷變快。而在水化過(guò)程中水泥自身又會(huì)釋放一定的熱量，如果散熱不及時(shí)，就會(huì)形成內(nèi)外溫度差，從而使得混凝土出現(xiàn)收縮變形，再加之此時(shí)混凝土的抗拉能力減小，當(dāng)溫度應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

②外界氣溫變化的影響

外界氣溫的變化會(huì)使得混凝土應(yīng)力大于其初始強(qiáng)度的現(xiàn)象，就很容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，特別是在外部環(huán)境溫度非常高的環(huán)境下進(jìn)行施工，其水分蒸發(fā)速度過(guò)快，使得混凝土體積出現(xiàn)收縮，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（2）收縮裂縫

①塑性收縮。塑性收縮會(huì)加速引發(fā)開(kāi)裂現(xiàn)象，特別是在水泥活性大、混凝土溫度高、水泥水分少的情況下，混凝土此時(shí)處于塑性狀態(tài)，只有稍微受到一點(diǎn)拉力，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫，而裂縫的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的水分不斷蒸發(fā)，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。

②干燥收縮。當(dāng)混凝土出現(xiàn)硬化現(xiàn)象后，如果周圍環(huán)境較為干燥，則容易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的水分逐漸向外流失，使得混凝土出現(xiàn)由外向內(nèi)的干縮，從而出現(xiàn)裂縫。

③碳化收縮。碳化是指二氧化碳?xì)怏w與水泥水化所產(chǎn)生的一種化學(xué)反應(yīng)，隨著碳化過(guò)程的產(chǎn)生，混凝土?xí)霈F(xiàn)一定程度的收縮。

④自身收縮?；炷磷陨硎湛s是水化引發(fā)的一種收縮變形，與溫度、濕度應(yīng)力引發(fā)的變形不同，在混凝土澆筑之后，吸收水分，以此實(shí)現(xiàn)水化作用。收縮應(yīng)力超出了混凝土原有的最大抗拉伸強(qiáng)度，因此會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

（3）原材料引發(fā)的裂縫

①水泥的安定性不達(dá)標(biāo)。當(dāng)水泥中含有過(guò)量的游離氧化鈣、氧化鎂或是三氧化硫時(shí)，游離氧化鈣、氧化鎂的熟化很慢。當(dāng)水泥已經(jīng)成型后它們會(huì)在成型的構(gòu)件中繼續(xù)進(jìn)行熟化，從而導(dǎo)致體積出現(xiàn)不均勻的變化，比如龜裂、崩塌等現(xiàn)象。

②在施工過(guò)程中如果外加劑與水泥無(wú)法進(jìn)行有效融合，摻合料的選擇不符合施工實(shí)際等，都會(huì)引發(fā)混凝土出現(xiàn)收縮。

③水泥品種的選擇也會(huì)使得混凝土出現(xiàn)收縮，比如硅酸鹽水泥的收縮情況比普通水泥大，卻又比粉煤灰水泥的收縮性小。

④水泥等級(jí)以及混凝土強(qiáng)度等級(jí)也是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的原因之一。水泥等級(jí)越高，其細(xì)度就越細(xì)，對(duì)于混凝土的影響也就越大。而混凝土的強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土的脆性也會(huì)隨之增加，裂縫產(chǎn)生的概率也越大。

（4）混凝土的坍落度過(guò)大引發(fā)的裂縫

在港口工程中，對(duì)于碼頭構(gòu)件的澆筑一般是用泵送混凝土的形式，而泵送混凝土的大坍落度則是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。在構(gòu)件澆筑成型后，施工過(guò)程中采用振動(dòng)迫漿時(shí)，拌合物中的骨料會(huì)在自重作用下進(jìn)行下沉，而其中的水和漿體會(huì)逐漸上升。當(dāng)粗骨料在下沉過(guò)程中受到鋼筋的阻礙，會(huì)使得混凝土鋼筋內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力拉力，而當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的初始抗應(yīng)力時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

2.港口工程施工中大體積混凝土裂縫防治措施分析

（1）設(shè)計(jì)階段的防治措施

在設(shè)計(jì)初始階段，必須根據(jù)港口碼頭的工程特點(diǎn)對(duì)水泥等級(jí)、品種以及混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡可能避免使用強(qiáng)度高的水泥。在原料選擇過(guò)程中，要對(duì)優(yōu)良的石沙進(jìn)行配置，此外，混凝土中的泥量含量也要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充分依據(jù)施工的具體情況，對(duì)配比進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)混凝土坍落度的設(shè)計(jì)要通過(guò)科學(xué)的方式進(jìn)行選擇，并根據(jù)施工的實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（2）施工準(zhǔn)備階段的防治措施

①骨料中的含泥量

粘土吸附水以及外加劑的能力相對(duì)較強(qiáng)，從而使得坍落度的損失也就最大。此外，骨料中的顆粒大小對(duì)于混凝土的狀態(tài)也有一定的影響，會(huì)影響混凝土的流動(dòng)性，導(dǎo)致自由水的束縛能力隨之變化。此外，骨料的風(fēng)化也會(huì)對(duì)混凝土坍落度造成影響，并且這點(diǎn)不容易引發(fā)人們的重視。在對(duì)粗骨料進(jìn)行選擇時(shí)，要根據(jù)施工條件進(jìn)行，盡量選擇一些質(zhì)量好的石子，降低水量的含量以及骨料中的含泥量。而在細(xì)骨料選取時(shí)，可以選擇II級(jí)級(jí)配的中粗砂以及含泥量相對(duì)比較小的砂，能夠降低混凝土的干縮情況。

②水泥的選擇和檢驗(yàn)

在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中，有些廠家為了滿足強(qiáng)度和細(xì)度的要求，會(huì)選擇不斷地提高水泥的細(xì)度。但是水泥細(xì)度越小其表面積也就越大，此時(shí)，水泥中的外加劑和水的吸附性就會(huì)隨之增強(qiáng)。此外，混凝土坍落度的損失也會(huì)隨著水泥表面積的增加而加快。因此，水泥的細(xì)度會(huì)影響混凝土構(gòu)件的質(zhì)量，在工程開(kāi)始前就必須會(huì)水泥的細(xì)度和表面積進(jìn)行檢測(cè)，確保其在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（3）施工階段的防治措施

①混凝土拌合控制

對(duì)各種原材料計(jì)量進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，將其按照科學(xué)的方式和順序放入攪拌機(jī)中，是對(duì)混凝土拌合控制的基礎(chǔ)。在每班工作中至少要對(duì)計(jì)量精度檢查2次以上，其計(jì)量控制中外加劑的范圍±5%，水泥、摻合料、膨脹劑以及水的范圍為±1%，砂石計(jì)量控制在±2%以內(nèi)。而攪拌則需要采用二次投料工藝，加料的順序?yàn)椋菏紫葘⑺?、水泥、摻合料以及外加劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢栊纬伤酀{，攪拌時(shí)間約1分鐘，然后將骨料投入其中進(jìn)行充分的攪拌。這個(gè)過(guò)程不宜采用外摻或是后摻的方法。對(duì)于攪制時(shí)間要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，一般不得少于90s。

②嚴(yán)格控制大體積混凝土的施工溫度

在混凝土制作的初期必須對(duì)大體積混凝土的溫度進(jìn)行有效控制，并且需要在整個(gè)過(guò)程中都對(duì)施工溫度進(jìn)行控制。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，施工人員可以通過(guò)灑水、加冰等方式對(duì)混凝土的初始溫度進(jìn)行控制，確?；炷羶?nèi)部的溫度與外部溫度無(wú)溫差。此外，還要對(duì)混凝土的施工時(shí)間進(jìn)行合理的安排，確保最大限度的控制好其內(nèi)外部溫度。

③大體積混凝土裂縫的檢查和處理

應(yīng)對(duì)港口工程混凝土出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)以預(yù)防為主，在施工過(guò)程中要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，明確裂縫對(duì)于工程構(gòu)件的危害，做好裂縫的防護(hù)措施。在港口工程施工中大體積混凝土裂縫主要有表面裂縫、深層裂縫以及貫穿裂縫；對(duì)于深層裂縫和貫穿裂縫則可以采用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆以及人工處理等方式對(duì)裂縫進(jìn)行鑿除，直至看不到裂縫，而鑿槽的斷面為梯形，然后再將混凝土澆筑其上。

④對(duì)混凝土施工質(zhì)量加強(qiáng)管理

在混凝土施工的安排上盡量做到薄層短間歇，均勻上升，切記不可對(duì)單獨(dú)一塊混凝土進(jìn)行突擊澆筑后便長(zhǎng)期停歇，在混凝土施工過(guò)程中也不允許在相鄰混凝土之間出現(xiàn)過(guò)大的高差，對(duì)于混凝土的側(cè)面要避免其長(zhǎng)期暴露在外。在基巖上對(duì)一薄塊進(jìn)行澆筑后要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一薄塊澆筑，不可停留時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)，要對(duì)澆筑時(shí)間進(jìn)行科學(xué)合理的安排，在低溫季節(jié)對(duì)基礎(chǔ)混凝土進(jìn)行澆筑，特別是在拱圈封拱時(shí)溫度一定要比年平均氣溫稍低。

3.結(jié)語(yǔ)

要想更好的確保港口工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，就必須對(duì)大體積混凝土裂縫問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)合理的控制。在港口工程施工中，導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因有很多，作為施工技術(shù)人員、監(jiān)管人員要對(duì)可能存在的原因做到心中有數(shù)，采取合理的方式對(duì)裂縫問(wèn)題進(jìn)行控制，提高港口工程施工質(zhì)量，有效避免大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王林，李曼.港口施工中大體積混凝土裂縫的成因及防治措施探討[J].建筑·建材·裝飾，2015（21）：252-252.

[2]林治志.港口與航道工程大體積混凝土裂縫的控制措施分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（11）.

[3]孫躍峰.港口與航道工程中大體積混凝土的施工裂縫控制體會(huì)探討[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（18）.