探究港口與航道工程大體積混凝土施工中的裂縫問題及控制

張焱 廣東正方圓工程咨詢有限公司

多種因素均可能導(dǎo)致港口與航道工程大體積混凝土施工出現(xiàn)裂縫問題，如施工工藝、施工材料、養(yǎng)護(hù)處理、地基處理、具體設(shè)計。為盡可能控制大體積混凝土施工裂縫，針對性的裂縫控制策略選用必須得到重視。

1.港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫問題分析

1.1 設(shè)計問題

設(shè)計問題往往與港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫的出現(xiàn)聯(lián)系緊密，如工程設(shè)計不合格，一類結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象很容易因此出現(xiàn)。如港口與航道工程的設(shè)計質(zhì)量不合格，大體積混凝土結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)應(yīng)力失衡問題，裂縫問題在應(yīng)力沖突現(xiàn)象下的出現(xiàn)幾率將大幅提升。

1.2 施工問題

港口與航道工程大體積混凝土施工環(huán)節(jié)很容易出現(xiàn)問題，這類問題可細(xì)分為施工工藝、施工材料、施工環(huán)境三類。振搗作業(yè)工序誤差屬于典型的施工工藝問題，水泥強(qiáng)度等級不合格屬于典型的施工材料問題，環(huán)境溫度過高屬于典型的施工環(huán)境問題，這類問題所引發(fā)的施工裂縫同樣不容忽視。

1.3 養(yǎng)護(hù)及其他問題

養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)直接影響港口與航道工程大體積混凝土施工質(zhì)量，如出現(xiàn)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、拆除模板過早等情況，養(yǎng)護(hù)措施的不當(dāng)很容易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。此外，地基處理不當(dāng)、選用技術(shù)落后等問題同樣可能引發(fā)施工裂縫，這些也需要得到施工單位的重視。

2.港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制策略

結(jié)合上文總結(jié)的港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫問題，本節(jié)針對性提出了施工裂縫控制策略，包括設(shè)計控制策略、施工控制策略、養(yǎng)護(hù)及其他控制策略，具體策略內(nèi)容如下。

2.1 設(shè)計控制策略

為有效控制港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫，設(shè)計控制策略的合理選用極為關(guān)鍵，具體可從結(jié)構(gòu)設(shè)計與溫控設(shè)計入手。在工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需結(jié)合大體積混凝土的使用環(huán)境、預(yù)期壽命、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，以此合理設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級、構(gòu)造措施、結(jié)構(gòu)形式。為避免結(jié)構(gòu)突變，降低基礎(chǔ)約束和應(yīng)力集中，應(yīng)采用簡單的結(jié)構(gòu)形式，并合理設(shè)置變形縫。基于溫度應(yīng)力和溫度場計算，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱部位，這類部位可通過加設(shè)鋼筋網(wǎng)片等構(gòu)造鋼筋、增加小間距與小直徑構(gòu)配鋼筋的方式進(jìn)行加固，以此提升抗裂性能。合理設(shè)置閉合塊、暗梁、提高配筋率，并考慮保溫和養(yǎng)護(hù)要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計即可更好服務(wù)于施工裂縫控制；溫控設(shè)計需圍繞原材料的合理選擇、配合比優(yōu)化展開，這一設(shè)計需關(guān)注大體積混凝土的抗裂性能提升和絕熱溫升控制，在保證其工作性能前提下，具體設(shè)計需盡可能降低單位用水量。具體設(shè)計應(yīng)基于低水膠比、低坍落度、低砂率、高性能引氣劑、高效減水劑、礦物摻合料展開，以此降低水泥用量及水化熱。設(shè)計需結(jié)合開裂敏感性試驗，并通過有限元分析法或試驗法明確大體積混凝土的內(nèi)部最高溫度、澆筑溫度、出機(jī)口溫度、溫度應(yīng)力，以此合理選用摻混凝性減水劑、埋設(shè)測溫元件、埋設(shè)冷卻水管等措施，即可更好控制施工裂縫。設(shè)計需保證施工階段混凝土澆筑溫度控制在5～30℃區(qū)間，內(nèi)部最高溫度需控制在70℃內(nèi)，內(nèi)表溫差需控制在25℃內(nèi)，大體積混凝土的降溫速率需控制在2℃/d內(nèi)。

2.2 施工控制策略

施工控制需從三方面入手，即材料質(zhì)量控制、施工溫度控制、混凝土澆筑控制。材料質(zhì)量控制需以嚴(yán)格的檢查和驗收入手，禁止使用不合格材料，配合比設(shè)計需結(jié)合規(guī)范要求并開展試配試驗。施工不得使用早強(qiáng)水泥，需選用中低熱水泥，并防止膠凝材料過細(xì)情況出現(xiàn)。港口與航道工程大體積混凝土施工不得選用Ⅲ級粉煤灰，不宜單摻硅粉，而是需選用粒徑較大的粗骨料，其堿活性和含泥量也需要得到嚴(yán)格控制，配合級配穩(wěn)定的中粗砂、糖類以外的緩凝型減水劑，以及規(guī)定范圍內(nèi)的收縮率、減水率、坍落度、水灰比控制，即可為后續(xù)施工的高質(zhì)量開展奠定基礎(chǔ)；施工溫度控制需重點(diǎn)關(guān)注出機(jī)口溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度，如在夏季夜間施工，出機(jī)口溫度控制可采用低溫水、冰水?dāng)嚢璺绞?，冬季施工則可以選擇加熱水、料場遮蓋措施，配合減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、縮短運(yùn)距、縮短暴露時間等具體措施，即可更好服務(wù)于施工。混凝土內(nèi)部最高溫度控制可采用緩凝劑、分層施工、埋設(shè)冷卻水管等措施。對于少筋或無筋的大體積混凝土，一般施工需要埋設(shè)塊石，但不得將塊石埋設(shè)于受拉區(qū)，也不得超過混凝土總體積的25%，具體施工前還應(yīng)保證塊石保持干凈和濕潤。值得注意的是，施工過程還應(yīng)關(guān)注澆筑溫度、冷卻水溫度、環(huán)境溫度、內(nèi)部溫度等參數(shù)的監(jiān)測，以此作為溫度控制依據(jù)，必要時還需要監(jiān)測混凝土應(yīng)變，避免施工裂縫出現(xiàn)。

混凝土澆筑控制需嚴(yán)格遵循行業(yè)規(guī)劃與工程設(shè)計，保證攪拌均勻、攪拌時間充足，以此避免混凝土在同一構(gòu)件中性質(zhì)不同，收縮不均勻開裂可由此避免。對于不適合設(shè)施工縫的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，澆筑長度的控制應(yīng)采用設(shè)置閉合塊和跳倉澆筑方法，施工縫預(yù)留位置應(yīng)嚴(yán)格遵循審批合格的方案，不得出現(xiàn)隨意設(shè)置施工縫的情況出現(xiàn)。澆筑過程的分層攤鋪厚度確定需結(jié)合入模和振搗條件，避免集中傾倒沖擊鋼筋骨架或模板的情況出現(xiàn)，混凝土初凝前必須完成振搗，并保證施工過程不會出現(xiàn)冷縫。在混凝土澆筑施工前，需對模板松動、變形、跑漿、跑模等情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查，配合二次振搗工藝，大體積混凝土的密實度可由此提高，強(qiáng)度改善、抗裂性提升、表面微裂縫減少也能夠由此實現(xiàn)。具體施工還應(yīng)采用二次抹面工藝，避免混凝土干縮失水，否則早期塑性裂縫將因此出現(xiàn)。

2.3 養(yǎng)護(hù)及其他控制策略

在完成混凝土澆筑后，施工單位應(yīng)避免在大體積混凝土上過早堆積物料、進(jìn)行施工的情況出現(xiàn)，并鑿毛清洗施工接茬處，必要時還需要設(shè)置鋼絲網(wǎng)防止收縮裂縫產(chǎn)生。在具體的保溫養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，需合理選用溫控技術(shù)措施，為降低大體積混凝土自約束應(yīng)力，塊體的內(nèi)外溫差必須得到嚴(yán)格控制，混凝土應(yīng)具有適當(dāng)?shù)目癸L(fēng)條件和濕度。在混凝土表面溫度控制過程中，一般應(yīng)選擇噴霧、灑水、蓄水的養(yǎng)護(hù)措施，需結(jié)合結(jié)構(gòu)物體積、水泥品種、氣溫確定養(yǎng)護(hù)時間。如環(huán)境與大體積混凝土表面溫度差在15℃以上，應(yīng)推遲拆模。在冬季等低溫季節(jié)，應(yīng)選擇氣溫較高時段拆模并合理選用保溫措施，如日平均氣溫在5℃以下，不得采用灑水養(yǎng)護(hù)措施；除養(yǎng)護(hù)控制外，地基處理與新技術(shù)選用同樣直接影響大體積混凝土施工裂縫的預(yù)防，因此必須重點(diǎn)關(guān)注軟土地基等特殊地基的處理，以此合理選用地基處理技術(shù)。BIM5D等新型技術(shù)在大體積混凝土施工裂縫控制中所能夠發(fā)揮的作用也不容忽視，通過針對性的施工模擬，很多施工問題即可在施工前暴露，配合針對性處理措施，港口與航道工程大體積混凝土施工質(zhì)量即可進(jìn)一步提升。

3.結(jié)論

綜上所述，港口與航道工程大體積混凝土施工需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的設(shè)計控制策略、施工控制策略、養(yǎng)護(hù)及其他控制策略等內(nèi)容，則總結(jié)了港口與航道工程大體積混凝土施工要點(diǎn)。為更好控制施工裂縫，干縮裂縫、塑性收縮裂縫等具體混凝土裂縫的預(yù)防和處理同樣需要得到重視。