高樁梁板式碼頭混凝土面層橫向裂縫成因及解決措施

曾紹敏

摘 要：以武林作業(yè)區(qū)某碼頭施工為例，探討該項目施工過程中混凝土面層出現(xiàn)裂縫的成因，包括龜裂、網(wǎng)狀裂縫、規(guī)則裂縫及面層混凝土剝皮等具體問題，基于上述問題的分析，由此提出可行的裂縫控制措施，促進碼頭工程的建設(shè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：武林作業(yè)區(qū) 面層混凝土 裂縫 剝皮

1.工程概況

本工程位于平南縣武林鎮(zhèn)武林港碼頭一期工程上游，碼頭距下游平南縣武林鎮(zhèn)約2km，距長洲水利樞紐82km;碼頭距上游桂平樞紐75km，屬于貴港港平南港區(qū)武林作業(yè)區(qū)。在進行碼頭面層試驗段施工時，普通混凝土面層出現(xiàn)明顯裂縫，類型較為豐富，有網(wǎng)狀裂縫與規(guī)則裂縫，平均密度0.04條/m2，纖維混凝土段面層出現(xiàn)規(guī)則裂縫，平均密度0.03條/m2，上述兩大結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了一定程度的剝皮現(xiàn)象。關(guān)于碼頭裂縫的具體情況，具體如表1所示。

2.碼頭面層混凝土裂縫成因

2.1龜裂（塑性收縮裂縫）

基于對裂縫形態(tài)的分析，得知龜裂主要受到塑性收縮的影響。從時間上考慮，發(fā)生于水泥凝結(jié)過程中。通常而言，剛結(jié)束澆筑作業(yè)后易在結(jié)構(gòu)表面形成裂縫，多集中在澆筑后的4～15h，且養(yǎng)護不到位的部位最為明顯。導致塑性收縮裂縫現(xiàn)象的原因較多，具體做如下分析：

（1）養(yǎng)護不良。當泌水速度偏小，且低于表面蒸發(fā)速度時，便會形成塑性收縮裂縫。由于碼頭施工采用的是真空吸水工藝，所得結(jié)構(gòu)表面較為干硬，雖有泌水現(xiàn)象但速度較慢，且施工集中在4～6月，所在區(qū)域為干熱大風天氣，在缺乏覆蓋養(yǎng)護措施時，將會加速蒸發(fā)速度，隨之出現(xiàn)塑性收縮裂縫。

（2）大面積薄層結(jié)構(gòu)。若施工中形成大面積薄層結(jié)構(gòu)，該處極有可能出現(xiàn)塑性收縮裂縫。

（3）施工質(zhì)量控制不夠嚴格。通常而言，結(jié)束混凝土面層施工的4～15h最容易出現(xiàn)裂縫，若隨即檢查并采取二次抹面處理，將有效消除裂縫，但實際施工中質(zhì)量控制不到位，最終引發(fā)塑性收縮裂縫。

（4）與水泥品種有關(guān)。施工中使用到大量水泥材料，出現(xiàn)明顯的水泥水化熱現(xiàn)象，快速提升混凝土溫度，水分蒸發(fā)隨之出現(xiàn)塑性收縮裂縫。

2.2網(wǎng)狀裂縫

導致網(wǎng)狀裂縫主要與三大因素有關(guān)：（1）在面層混凝土尚未完全凝固時并出現(xiàn)了微小的塑性收縮裂縫，在后續(xù)階段受到溫度與干縮應(yīng)力的影響，隨之擴大了裂縫影響范圍;（2）面層表面水分布不均，在混凝土干縮時出現(xiàn)細微裂縫，加之后續(xù)階段溫度與干縮應(yīng)力的雙重作用，裂縫長度與寬度均加大;（3）新舊結(jié)合區(qū)域貼接不良，受外力荷載的作用，將出現(xiàn)大范圍網(wǎng)狀裂縫，且多發(fā)生于大面積薄層結(jié)構(gòu)中。

2.3規(guī)則裂縫

此類裂縫具有平直的基本特性，且具有規(guī)律性。當面層混凝土出現(xiàn)干縮變形現(xiàn)象后，加之溫度收縮變形，且下部的縱橫梁存在明顯的約束力，大于混凝土抗壓強度時將會出現(xiàn)裂縫。通常而言，規(guī)則裂縫出現(xiàn)時間相對更遲。同時，后續(xù)使用中，受到溫度、干縮應(yīng)力的影響，在持續(xù)迭加之下，若大于混凝土抗拉強度也將出現(xiàn)規(guī)則裂縫。

2.4面層混凝土剝皮

面層施工中，由于表面砂漿與下部混凝土之間無法達到有效粘接狀態(tài)，穩(wěn)定性欠佳時將會出現(xiàn)剝皮現(xiàn)象。而粘接不牢主要與石料中石粉含量過多有關(guān)，隨之出現(xiàn)面層混凝土剝皮現(xiàn)象。

3.碼頭面層混凝土裂縫控制技術(shù)措施

自混凝土施工開始，便出現(xiàn)了面板橫向縫，但后續(xù)階段該裂縫的長度與寬度均未發(fā)生變化，屬于穩(wěn)定裂縫，其并不會對結(jié)構(gòu)承載力造成過大的影響，但卻是現(xiàn)階段高柱架板式碼頭中最為典型的病害形式。但是，此類裂縫會進一步引發(fā)混凝土保護層剝落現(xiàn)象，使得鋼筋銹蝕更為明顯，混凝土碳化速度加快，不利于結(jié)構(gòu)耐久性，整體觀感所有下降，因此要得到工程人員的高度重視。在長期探索之下，我國對于裂縫的處治已經(jīng)具備較高的水平，諸如表面涂抹環(huán)氧樹脂、聚合物砂漿灌注等均是典型的方式。當然，從源頭上預(yù)防裂縫的形成，無疑是現(xiàn)澆面層裂縫處理中最為核心的內(nèi)容。

3.1混凝土配合與材料選擇

引入試驗-計算法，綜合考慮強度、耐久性兩大因素，并顧及到引發(fā)面層裂縫的具體成因，兼顧質(zhì)量與經(jīng)濟兩大原則，確定與工程實際情況相適應(yīng)的配比。針對工程中出現(xiàn)的重難點，各工程參與單位需要積極協(xié)商，合理控制水泥用量，避免面層裂縫問題，對此以低熱水泥為宜。施工單位需全面掌握水泥特性，獲得完整的水化熱資料，在條件允許時還可展開水泥水化熱試驗，確定合適的水泥型號，盡可能規(guī)避R型早強水泥。施工所用水泥的收縮率應(yīng)相對較小，且為了不出現(xiàn)塑性收縮裂縫，需向其中摻入適量的聚丙烯纖維，具體用量為1kg/m3。

在不影響混合料質(zhì)量的前提下，最大程度上控制水泥用量，基于本工程實際情況，為300kg/m3，水灰比在0.45以內(nèi)，為控制用水量，摻入高效減水劑。粗骨料為石灰石碎石，其級配較好且相比于其它材料膨脹系數(shù)更小;細骨料為天然中粗砂。

3.2合理布置收縮縫

通常情況下，設(shè)置縱向分條時，需將其置于安裝縫中部;在設(shè)置橫向分塊線時，后方承臺以面板安裝縫與板跨的中部為宜;前方承臺需設(shè)在橫梁與板跨的兩側(cè)。

3.3支拆模板

基于分條澆筑的方式展開面層施工作業(yè)，在面板上精確彈線，以線為基準沿線設(shè)置砂漿墊塊，記錄實際標高，在其上部支立側(cè)模板（需經(jīng)過技術(shù)人員的調(diào)直處理），模板間形成的裂縫使用低標號水泥有效填堵。當滿足強度要求后，在拆模時需鑿除封堵材料，并精確測定板外邊線，需足夠順直。

3.4混凝土澆筑和養(yǎng)護

在工期允許的前提下，做好板縫混凝土澆筑施工后不可隨即展開后續(xù)施工作業(yè)，需給予1個月等待時間，在此基礎(chǔ)上再澆筑面層混凝土。注重施工作業(yè)時間，需避開7～9月高溫季節(jié)，若因工程要求而不得已在夏季施工時，需采取遮陽措施，且在一天溫度較低時施工。做好施工之前的準備工作，清理面板表面，使用淡水沖洗并覆蓋土工布，使其至少保持6h濕潤狀態(tài)。正式澆筑施工時，需刷涂1層水泥素漿（控制水灰比，應(yīng)與面層混凝土保持一致）。后續(xù)的養(yǎng)護環(huán)節(jié)，不可使用海水養(yǎng)護，且在完成拉毛處理后便要覆蓋塑料布，給予1d養(yǎng)護時間，在此基礎(chǔ)上改為土工布灑水養(yǎng)護的方式，持續(xù)21d，整個階段面層混凝土都要保持濕潤狀態(tài)。

3.5鋸縫

以混凝土強度為基準，當達到10MPa后即可鋸縫，使用到切縫機提升施工效率，深度以板厚的1/3為宜，但至少要達到50mm;重點關(guān)注可能出現(xiàn)裂縫的區(qū)域，該處需要設(shè)置鋸出一條誘導縫，需與分塊線保持平行關(guān)系，使用瀝青材料有效填充。面層部分區(qū)域易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，加大了裂縫出現(xiàn)概率，對此需在該處鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)片。

3.6對裂縫標準要求較高時的控制措施

（1）面層距頂面30mm處需要設(shè)置一層細鋼筋網(wǎng)。

（2）摻入適量鋼纖維，在其輔助下形成抗拉強度更高的鋼纖維混凝土，本工程中鋼纖維使用量為35～55kg/m3。

（3）摻入適量聚丙烯纖維，并輔以真空吸水工藝，具體用量為1kg/m3。

（4）摻入適量膨脹劑。

4.結(jié)束語

綜上所述，高樁碼頭面層裂縫是一種普遍性現(xiàn)象，裂縫的類型較多，具體成因也錯綜復雜。本文總結(jié)出了幾種較為典型的面層裂縫，分析具體成因，在此基礎(chǔ)上提出控制措施。實際結(jié)果表明，提出的控制措施具有較高的可行性，面層觀感較好，在強度、耐久性等方面都有著較大的提升。總體上，本工程面層治理所采取的技術(shù)具有一定的參考價值，可為類似的高樁碼頭面層裂縫控制提供指導。

參考文獻：

[1]張會烈，彭越.淺談高樁梁板式碼頭混凝土面層橫向裂縫的成因與防治[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（20）：130-131+135.

[2]魏躍文.高樁碼頭混凝土面層裂縫原因及治理方法分析[J].珠江水運，2018（18）：86-87.

[3]鄭利強，李驚峰.高樁碼頭混凝土面層裂縫的處理技術(shù)[J].珠江水運，2019（03）：74-75.