港口施工中混凝土裂縫的成因分析與對(duì)策

陳建軍

摘要：混凝土施工裂縫的存在嚴(yán)重制約了港口工程的建設(shè)發(fā)展，近年來(lái)，行業(yè)內(nèi)針對(duì)混凝土施工裂縫的問(wèn)題也給予了更多的研究，探討有效的混凝土施工裂縫控制措施具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：港口施工；混凝土裂縫；成因與對(duì)策

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、港口工程的大體積混凝土的施工特點(diǎn)

大體積混凝土是我國(guó)港口建設(shè)中用到的比較多的施工材料，所以，大體積混凝材料質(zhì)量的高低直接關(guān)系到整個(gè)港口建設(shè)工程的質(zhì)量，但是在實(shí)際的工程建設(shè)當(dāng)中，很容易出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象，這主要是因?yàn)榇篌w積混凝土和其他普通的混凝土在性能和質(zhì)量方面都不太一樣。這種大體積混凝土在遇到溫度較高的水后其內(nèi)部的溫度就會(huì)發(fā)生變化，這種變化一直持續(xù)到外部和內(nèi)部混凝土的溫度達(dá)成一致就會(huì)形成大體積混凝土。相比于普通的混凝土，這種大體積混凝土還是有一定的優(yōu)勢(shì)的，它的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）大體積的混凝土比一般的混凝土的面積更大，這樣就可以增加和其它材料的接觸面積，降低混凝土的斷面層面積。（2）大體積混凝土在進(jìn)行澆筑工序時(shí)一共有三個(gè)步驟：分層、分縫、分量，通過(guò)這三個(gè)步驟可以進(jìn)一步提升混凝土澆筑的質(zhì)量。（3）混凝土的結(jié)構(gòu)和以往的混凝土結(jié)構(gòu)不相同，所以在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中要特別注意這種混凝土里面的鋼筋結(jié)構(gòu)，避免它們對(duì)港口工程的建設(shè)帶來(lái)影響。（4）前面說(shuō)過(guò)，溫度對(duì)混凝土具有較大的影響，所以在實(shí)際的工程當(dāng)中要注意把控溫度，防止在施工過(guò)程中大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

2、港口工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1溫度斷裂

港口工程大多處在臨海碼頭位置，晝夜溫差較大，溫度會(huì)在此過(guò)程中發(fā)生交替，混凝土結(jié)構(gòu)中的微孔由于溫度的降低會(huì)發(fā)生冷凍甚至是結(jié)冰，從而導(dǎo)致混凝土的體積之間膨脹。這樣一來(lái)，在雙重壓力的相互作用之下，可能會(huì)超過(guò)混凝土的抗壓強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的混亂，一旦溫差被拉大到25℃以上，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

2.2水泥水化熱裂縫

混凝土在港口工程施工過(guò)程中會(huì)有一段硬化的過(guò)程，其中會(huì)散發(fā)出大量的熱量，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度不斷上升，在結(jié)構(gòu)表面引發(fā)應(yīng)力。但是在夜間降溫之后，由于混凝土結(jié)構(gòu)受到溫差的限制，溫度自然會(huì)下降，內(nèi)部又會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，一旦這些應(yīng)力小于抗裂能力，其表現(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)裂縫，并隨著混凝土使用時(shí)間的不斷增多，彈性的強(qiáng)度以及模量也會(huì)增多，導(dǎo)致收縮能力不斷下降，從而出現(xiàn)大量裂縫。

2.3自縮性裂縫

混凝土的自縮性裂縫，是在混凝土表面上產(chǎn)生的，寬度較小并且始終呈現(xiàn)交錯(cuò)縱橫的狀態(tài)，施工人員無(wú)法從其中找到任何規(guī)律。造成自縮性裂縫產(chǎn)生的主要原因可能由于砂子的等級(jí)和規(guī)格強(qiáng)度，以及水泥種類等，再加上外部環(huán)境的變化，使混凝土內(nèi)部的水分大量蒸發(fā)，造成混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)縮，出現(xiàn)裂縫。

2.4技術(shù)條件造成的裂縫

在港口工程的施工過(guò)程中，由于施工人員不具備完善的技術(shù)操作條件，導(dǎo)致工程存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，最主要的就是混凝土裂縫隱患。例如在施工進(jìn)程中，技術(shù)人員為了追趕施工進(jìn)度，對(duì)沒(méi)有按規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，導(dǎo)致混凝土的凝固時(shí)間不足，材料沒(méi)有完全融合，從而在使用的過(guò)程中出現(xiàn)裂縫。

3、港口施工中混凝土裂縫控制對(duì)策

3.1規(guī)范原料配合比

在具體的施工過(guò)程中，施工人員要根據(jù)港口和航道工程建設(shè)的特點(diǎn)和氣候條件來(lái)進(jìn)行大體積混凝土生產(chǎn)配合比的調(diào)整，在滿足泵送的基礎(chǔ)上盡量降低混凝土的坍落度，以減少混凝土凝固前的塑性沉落。除此之外，還要注意大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)以及攪拌工作的規(guī)范化，通過(guò)全程對(duì)原料的把控以及操作來(lái)實(shí)現(xiàn)工程施工的合理化，這樣就可以從根源上解決混凝土的裂縫問(wèn)題。

3.2采用高效混凝土外加劑

混凝土外加劑在港口與航道工程中有著極其重要的地位，因?yàn)樘砑踊炷镣饧觿┚哂惺够炷吝_(dá)到提高混凝土性能、節(jié)約水泥、加快施工進(jìn)度、降低工程造價(jià)的作用，此時(shí)加入適當(dāng)?shù)耐饧觿?huì)使混凝土某方面的性能得到提高。外加劑常用有緩凝劑、減水劑，它們具有延緩混凝土拌合物的凝結(jié)時(shí)間，減慢水泥放熱速度作用，使混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力變小。常用外加劑有木質(zhì)素、糖蜜、MF復(fù)合劑、JG3等。外加劑優(yōu)先選擇糖蜜，糖蜜是制糖下腳料經(jīng)石灰處理而成，糖蜜的適量滲量為0.1～0.3﹪，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間2～4h?；炷镣饧觿┑馁|(zhì)量控制應(yīng)當(dāng)從以下四點(diǎn)開展：

（1）采購(gòu)的外加劑必須具有產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)證書以及生產(chǎn)許可證與產(chǎn)品合格證；

（2）正式使用混凝土外加劑之前，采集樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，確?；炷镣饧觿┑某煞址匣炷聊途眯缘囊螅?/p>

（3）對(duì)混凝土外加劑的生產(chǎn)日期和保質(zhì)期進(jìn)行定期的核對(duì)，防止過(guò)期的產(chǎn)品投入到工程建設(shè)中，造成安全隱患；

（4）混凝土外加劑必須現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土配制試驗(yàn)，充分掌握外加劑的各項(xiàng)性能和指標(biāo)，使采購(gòu)進(jìn)來(lái)的混凝土外加劑是真正適用于港口與航道工程的需要，將不符合實(shí)際要求的外加劑及時(shí)更換。

3.3降低大體積混凝土澆筑入倉(cāng)溫度措施

①大體積混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采用“分層、分區(qū)、循序推進(jìn)、一次完成”的澆筑工藝；②在施工組織上進(jìn)行合理安排，如：春、秋季多澆，夏季早晚澆，正午不澆，重要部位安排在低溫季節(jié)，低溫時(shí)段澆筑，以降低混凝土入倉(cāng)溫度，避免出現(xiàn)溫度裂縫；③對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷，骨料預(yù)冷的方法有：水冷、風(fēng)冷、真空汽化冷卻；④采取加冰或加冰水拌和。

3.4加速大體積混凝土散熱的控制措施

①采用自然散熱冷卻降溫。用薄層澆筑以增加散熱面，并適當(dāng)延長(zhǎng)間歇時(shí)間。

②混凝土內(nèi)預(yù)埋水管通水冷卻?；炷羶?nèi)埋設(shè)蛇形冷卻水管層數(shù)，按厚度1米大體積混凝土設(shè)置一層蛇形冷卻水管，厚度2米設(shè)置兩層，以此類推；大體積混凝土澆筑時(shí)分別在蛇形冷卻水管兩頭與表面預(yù)埋若干個(gè)測(cè)溫管，測(cè)溫線用塑料袋罩好，綁扎牢固，不準(zhǔn)將測(cè)溫端頭受潮，測(cè)溫線位置用保護(hù)木框作為標(biāo)志，便于保溫后查找；配備專職測(cè)溫人員，按兩班考慮。對(duì)測(cè)溫人員要進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底。測(cè)溫人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)按孔測(cè)溫，不得遺漏或弄虛作假。測(cè)溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時(shí)要進(jìn)行交底；測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與部門溫度之差達(dá)到25攝氏度，應(yīng)及時(shí)通知技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人并及時(shí)采取蛇形冷卻管通循環(huán)冷水的措施進(jìn)行冷卻，保持混凝土內(nèi)外部溫差不大于25攝氏度；測(cè)溫工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，前3天每2小時(shí)側(cè)一次，以后每4小時(shí)側(cè)一次，持續(xù)測(cè)溫至混凝土強(qiáng)度達(dá)到28天齡期后，并經(jīng)技術(shù)部門同意后方可停止測(cè)溫。當(dāng)大體積混凝土澆筑達(dá)到28天齡期后，必須對(duì)預(yù)埋水管進(jìn)行灌入高一等級(jí)的水泥砂漿封堵處理。

3.5加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土的技術(shù)管理

大體積混凝土施工過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)于管理人員的素質(zhì)教育，確保其可以嚴(yán)格的按照技術(shù)交底來(lái)施工，減少或防止出現(xiàn)裂縫的技術(shù)措施有：

（1）大體積混凝土澆筑宜采用二次振搗工藝，澆筑面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹壓處理，可以防止出現(xiàn)表面裂縫。

（2）及時(shí)覆蓋保溫保濕材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，減小內(nèi)外溫差。

（3）制定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施。溫控指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2℃/d；混凝土的表面與大氣溫差不宜大于20℃。

3.6加強(qiáng)混凝土施工的養(yǎng)護(hù)力度

對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一方面是為了防止混凝土水分的流失，保證水泥的正常水化；另一方面是為了防止混凝土表面溫度突變?cè)斐苫炷廉a(chǎn)生收縮或裂紋。在實(shí)際施工中，混凝土養(yǎng)護(hù)工作需要注意以下幾點(diǎn)：①混凝土澆筑后應(yīng)立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋二層草席或麻袋，然后在上面覆一層塑料薄膜；②新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免草席或麻袋因吸水受潮而降低保溫性能；③大體積混凝土澆筑后達(dá)到終凝時(shí)間立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為不少于14天，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)必須保持混凝土表面濕潤(rùn)；④停止測(cè)溫的部位經(jīng)技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人同意后，可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱；⑤柱、墻插筋部位是保溫的難點(diǎn)，要特別注意蓋嚴(yán)，防止造成溫差較大或受凍。

4、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。

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（作者單位：大連港灣工程有限公司）