淺談港口與航道工程大體積混凝土裂縫的防治方法

區(qū)國柱

摘 要：本文主要對(duì)港口與航道工程大體積混凝土的特點(diǎn)和裂縫形成的原因進(jìn)行介紹，并結(jié)合實(shí)例重點(diǎn)對(duì)港口工程大體積混凝土施工階段防裂措施和溫控措施方面進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：港口與航道工程 大體積混凝土 裂縫 防裂措施

1.前言

隨著交通設(shè)施的不斷完善，大體積混凝土在港口與航道工程中得到廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用在大中型碼頭基礎(chǔ)、胸墻，船塢塢墻，以及大型混凝土方塊等結(jié)構(gòu)上。一般的，在港口與航道工程中，現(xiàn)澆的連續(xù)式結(jié)構(gòu)和長、寬、高尺寸相近的大型實(shí)體預(yù)制構(gòu)件等容易因溫度、收縮應(yīng)力引起開裂的混凝土，統(tǒng)稱為港口與航道工程大體積混凝土。其特點(diǎn)系砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，單方砼水泥用量較多，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快，砼內(nèi)外溫差較大，結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性等要求較高。

2.港口與航道工程大體積混凝土裂縫形成的原因

在港口與航道工程中，大體積混凝土出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象實(shí)際上是由內(nèi)因與外因相互作用而成，在外因上主要包括原材料質(zhì)量不合格、基礎(chǔ)沉降不均勻、模板變形等因素導(dǎo)致，而內(nèi)因則包括溫度變化、膨脹與收縮等因素導(dǎo)致。

3.港口與航道工程大體積混凝土的防裂措施

3.1工程概況

聯(lián)石灣船閘擴(kuò)建工程，建設(shè)內(nèi)容主要包括拆除回填舊船閘、新建船閘及導(dǎo)助航工程、業(yè)務(wù)用房等配套工程。通航標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ級(jí)；設(shè)計(jì)最大船舶等級(jí)為珠江干線1000t級(jí)。船閘閘室采用整體式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，砼等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)P8；閘及預(yù)埋件二期砼等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)P8閘室結(jié)構(gòu)全長172m，有效尺寸166m，鎮(zhèn)靜段長6m。閘室共分為10個(gè)結(jié)構(gòu)段，每段長均為17.2m。閘墻頂寬2.0m，頂高程為5.924m。閘室底板寬度為22m，底板頂高程為-4.756m，底高程為-6.756m。

針對(duì)聯(lián)石灣船閘大體積混凝土構(gòu)件進(jìn)行了開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計(jì)要求、構(gòu)件特點(diǎn)、施工工藝等提出了具有針對(duì)性的裂縫控制建議，以期指導(dǎo)船閘大體積混凝土的施工。

3.2大體積混凝土施工階段抗裂、溫控措施

防裂措施主要以保溫保濕養(yǎng)護(hù)、抗放兼施為主的大體積混凝土溫控措施。根據(jù)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用冷卻水管對(duì)降低開裂作用有限，故不增設(shè)冷卻水管。

（1）材料控制措施

①本工程選用中強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥，粗骨料選用粒徑5～25mm連續(xù)級(jí)配，同時(shí)在混凝土中摻入粉煤灰，減少單方砼水泥用量，降低水化熱。加入緩凝型減水劑，使混凝土28d收縮率比不大于90%，延緩水化熱峰值的出現(xiàn)，降低溫度峰值，收縮變形也有所降低。

②對(duì)混凝土攪拌站原材料稱量裝置定期校核準(zhǔn)確，確?；炷恋馁|(zhì)量。砂石的含泥量控制在1%以內(nèi)，避免影響混凝土的抗拉強(qiáng)度與收縮。

③當(dāng)外界氣溫高于30℃時(shí)，混凝土拌合水蓄水池內(nèi)加入冰塊降低拌合水溫度；必要時(shí)粗骨料采用灑水降溫，避免暴曬，保證混凝土入?；炷恋陀?0℃。

④水泥提早入罐，延長水泥的放置時(shí)間，使其自然冷卻，保證拌合前的水泥溫度低于50℃。

（2）施工過程控制措施

①利用低溫時(shí)段澆筑砼，盡可能安排夜間進(jìn)行，控制混凝土的澆筑溫度。

②為降低混凝土內(nèi)外溫差，澆筑過程中水平分層澆筑，如有浮漿應(yīng)及時(shí)清除，消除泌水沉降和早期裂縫。

③混凝土頂面灑水或用流動(dòng)水進(jìn)行散熱。

④采用鋼模板進(jìn)行施工，對(duì)鋼模板淋水散熱。

⑤當(dāng)混凝土降溫階段，溫差高于20℃延遲拆模時(shí)間，等待并同時(shí)符合溫度控制條件，不符合時(shí)在模板外側(cè)鋪貼土工布進(jìn)行保溫。

⑥拆模后采用土工布+塑料薄膜覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)，以及根據(jù)溫度變化調(diào)整保溫層厚度。

⑦回填區(qū)砼結(jié)構(gòu)及時(shí)進(jìn)行回填保溫養(yǎng)護(hù)，減小干縮。

⑧運(yùn)輸車運(yùn)輸過程中噴灑地下水降低轉(zhuǎn)筒外殼表面溫度。

⑨大體積砼澆筑采取二次振搗施工工藝，澆筑面層采取二次抹壓處理，減少砼表面收縮引起的裂縫。

（3）溫度控制措施

①溫度控制指標(biāo)

砼入模溫度不高于30℃；覆蓋或帶模板養(yǎng)護(hù)階段，砼澆筑體表面以內(nèi)40～100mm位置處與砼澆筑體表面溫差不高于25℃；完成覆蓋養(yǎng)護(hù)或拆模后，砼澆筑體表面以內(nèi)40～100mm位置處與環(huán)境溫差不高于20℃；砼澆筑體內(nèi)部相鄰兩側(cè)溫差不高于25℃；砼澆筑體內(nèi)部最高溫度值不高于70℃；砼澆筑體中心部位與冷卻水管表面溫差不高于25℃；砼的降溫速率不高于2.0℃/d。

②溫度傳感器布置

a）閘室和閘首的溫度傳感器布置設(shè)計(jì)如圖5.3-1和圖5.3-2所示。

說明：

第一，構(gòu)件內(nèi)部最高溫度：一般在幾何中心或其附近位置處；

第二，上表面溫度：距構(gòu)件混凝土上表面50mm位置處；

第三，下表面溫度：距構(gòu)件混凝土下表面50mm位置處；

第四，側(cè)表面溫度：距構(gòu)件混凝土側(cè)表面50mm位置處；

第五，冷卻水管表面溫度：冷卻水管附近50mm位置處。

（b）溫度傳感器溫度采集頻率

采用埋入式溫度傳感器，現(xiàn)場布置測點(diǎn)，外接溫度采集儀的形式，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控，采集頻率為1小時(shí)/次。待混凝土內(nèi)部最高溫度下降至45℃時(shí)可停止溫度監(jiān)測。

③溫度控制方法

（a）入模溫度：按《水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程》（JTS 202-1-2010）附錄D計(jì)算并控制各原材料溫度，以控制混凝土澆筑溫度≤25℃。

（b）最高溫度：利用監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制入模溫度、布置冷卻水管和控制冷卻水流速，以控制混凝土最高溫度≤70℃（70℃為目標(biāo)溫度，控溫過程中超大尺寸塊體的內(nèi)部最高溫度有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)超過70℃的情況）。

（c）內(nèi)表溫差：利用監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算混凝土內(nèi)表溫差，通過調(diào)整外部保溫措施和降低內(nèi)部最高溫度，以控制混凝土內(nèi)表溫差≤25℃；混凝土外表面覆蓋土工布曬水保濕保溫養(yǎng)護(hù)，有條件時(shí)可考慮采取養(yǎng)護(hù)膜+土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)；在混凝土內(nèi)部升溫階段或溫峰（一般在48小時(shí)左右）降溫時(shí)如遇大雨情況，需及時(shí)加蓋防水帆布，可防止混凝土外表面溫度受冷激而使得內(nèi)表溫差急速增大。

4.結(jié)語

隨著交通建設(shè)的發(fā)展，在港口與航道工程中大體積混凝土的運(yùn)用越來越多，我們要深刻地認(rèn)識(shí)到裂縫產(chǎn)生的原因，并在工程建設(shè)中加強(qiáng)防裂保護(hù)，科學(xué)的配比原料，通過實(shí)時(shí)測溫、合理養(yǎng)護(hù)等方式，使混凝土質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，裂縫問題得到有效的控制和解決，進(jìn)而使整個(gè)工程的質(zhì)量與安全得到多一重保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]一級(jí)建造師編委.港口與航道工程管理與實(shí)務(wù).中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.大體積混凝土施工規(guī)范.GB50496-2009.