港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制研究

梁峻銘

（廣東省江門航道事務中心江門航標與測繪所 廣東江門 529000）

隨著工程項目建設數(shù)量的增加，建設過程中的安全性正引發(fā)人們的廣泛關注。若想改善港口與航道工程建設水平，企業(yè)管理層應科學控制大體積混凝土的施工裂縫，利用對該施工裂縫的精準控制來確保工程項目的建設水平。

1 大體積混凝土施工的主要特征

在開展大體積混凝土施工時，項目管理者需適時明確該類混凝土施工的主要特征。（1）大體積混凝土施工存有施工體積龐大的特征，該結構特點將在實際施工時直接增大該結構的接觸面積，縮減斷面內混凝土材料的應用頻率。（2）針對大體積混凝土施工而言，受其體積影響，在正常施工時，帶有澆筑難度高的特點，相較于普通的混凝土施工，大體積混凝土施工在澆筑過程中存在較多難題，若想在施工期間改進澆筑質量，在日常施工時，應采取分層、分縫與分量等基礎性原則，利用對混凝土澆筑量的合理控制來提升項目建設質量。（3）大體積混凝土施工質量在日常工作中也會受到外界溫度的影響，在進行施工效果控制時，相關人員應在施工期間科學調整大體積混凝土的內外溫差。

2 引發(fā)港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫的原因

2.1 條件約束

在進行大體積混凝土施工時，項目管理者應及時確認該混凝土材料的外部溫度，若在完成混凝土材料的澆筑后，其內部溫度快速增高，在其出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象的基礎上會給地基帶勾極大的約束應力壓力。若大體積混凝土在養(yǎng)護過程中其內部溫度快速下降，會因該材料的收縮而給地基帶勾對應的約束拉應力，在約束應力壓力與約束應拉力的雙重作用下，引發(fā)大體積混凝土施工裂縫，降低其內部結構的抗壓效果。此外，針對條件約束狀態(tài)下形成的混凝土裂縫來說，施工人員在發(fā)現(xiàn)混凝土材料內外部溫度變化現(xiàn)象后，還要及時檢測該結構的抗拉性能與抗壓性能，若后者數(shù)值超過前者，則該混凝土整體結構仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，即不會引發(fā)施工裂縫；若前者數(shù)值超過后者，正常的混凝土結構其拉應力應超出抗拉強度，在該類情況的影響下，大體積混凝土結構將產生垂直裂縫［1］。

2.2 水泥水化熱現(xiàn)象

大體積混凝土內的常用材料為水泥，受自身性質影響，若水泥長時間處在水化條件中，會帶來大量熱量釋放。相較于常規(guī)混凝土結構，該類混凝土結構帶有厚度較高的斷面與較小的表面系數(shù)，該現(xiàn)象會使水泥材料在進行水熱化時，其生成的熱量將過度聚集在材料結構內，由于較難在短時間散去，在熱量逐步聚集后，無形中增加混凝土材料的內外部溫度差，生成不同程度的收縮應力與溫度應力。經實踐調查可知，引發(fā)大體積混凝土施工裂縫的主要原因為收縮與降溫，而該現(xiàn)象的生成則與水泥水熱化存有密切聯(lián)系，在達到一定的降溫條件后，對混凝土材料出現(xiàn)了不同方向的外部約束，極易給混凝土施工造成大貫通裂縫。當大體積混凝土施工產生收縮狀態(tài)后，該混凝土會在內部水泥的作用下自動生成約束應力，繼而引發(fā)該材料的表面裂縫。

2.3 混凝土結構收縮

在探索大體積混凝土的整體結構時，施工人員可發(fā)現(xiàn)混凝土材料內的20%水分為水泥硬化過程中需要的水分，其他水分則用來補充此后的蒸發(fā)需求，若剩余水分產生蒸發(fā)狀況，會給大體積混凝土材料帶來結構收縮等問題。針對引發(fā)大體積混凝土材料收縮的機理與原因而言，若大體積混凝土材料產生體積收縮等不良現(xiàn)象，會使混凝土結構生出對應的收縮應力，極大改變該材料結構的內部形態(tài)，加深混凝土裂縫。為更好地看出混凝土結構收縮帶來的危害，施工人員可密切關注該材料的配制過程，透過對該過程的合理關注來找出該類收縮裂縫引起的原因，即引起混凝土結構收縮的主要原因為水泥種類選擇不合理、混凝土材料內部配制比例不科學、外加劑與混凝土材料的融合度不完善等。

2.4 氣溫變化

在觀察大體積混凝土內部結構時，鑒于其體積結構較龐大，施工澆筑的過程中，澆筑溫度會對其整體結構質量形成較大影響，即該溫度會依照外界溫度變化而發(fā)生較明顯的改變，若外部溫度快速下降，大體積混凝土材料的內外部溫度將出現(xiàn)較大差距，在溫差增高的情況下，混凝土材料會因溫度差異而縮減其結構的完整度?；趦韧獠繙夭顥l件差異，大體積混凝土結構將產生溫度變形現(xiàn)象，在呈現(xiàn)溫度變形溫度后，又會形成不同程度的溫度應力，該應力極易受到溫差要素影響，當溫差逐步增大時，溫度應力也出現(xiàn)較大變化，該變化又會對大體積混凝土材料形成較大影響，增加其產生裂縫的概率［2］。在完成引起大體積混凝土施工裂縫的原因探究后，項目管理者應與施工人員共同探索解決該結構施工裂縫的有效措施，在保證施工質量的前提下，增強港口與航道工程混凝土施工水平。

3 解決港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫的有效措施

3.1 科學設計混凝土結構

為提升港口與航道工程施工質量，施工人員在日常施工中應利用有效舉措縮減大體積混凝土裂縫，即科學設計混凝土結構。一般來講，在設計大體積混凝土內部結構時，工作人員需適時明確該材料的應用壽命、使用環(huán)境與結構特征，利用對大體積混凝土結構的了解來掌控港口與航道工程的具體施工形式，確認該材料結構的施工強度，提升大體積混凝土結構施工的安全性。同時，港口與航道工程屬大規(guī)?；椖?，施工人員在進行正式施工前應及時優(yōu)化其總體結構，將大體積混凝土結構進行適當簡化。若在實際施工時選用較復雜的結構形態(tài)，當其在施工后期產生作業(yè)失誤時，就會因對該結構的掌控力而產生結構突變問題，逐步增加其基礎約束力，繼而出現(xiàn)應力集中等不良現(xiàn)象。若大體積混凝土施工結構較簡單，其設計的施工流程也會更為簡便，不僅能增強港口與航道工程建設的清晰度，還能提升項目建設質量，增強大體積混凝土結構的穩(wěn)定度［3］。此外，在設計大體積混凝土結構時，為增強該結構施工質量，施工人員還可以在該混凝土結構內設置對應的變縫，透過對該結構的優(yōu)化設計，可以切實保障混凝土結構的整體溫度。值得一提的是，由于內外部溫度會對大體積混凝土結構形成較大影響，在實際施工時，要及時分析與計算該施工場地的溫度應力、溫度場等，若發(fā)現(xiàn)該結構內的問題部位，要借助科學方法對其精準優(yōu)化。

3.2 合理管控外部溫度

首先，在進行大體積混凝土結構施工前，施工人員應依照此前設定的施工要求與標準，挑選出質量較高、性能較佳的施工原材料。對于材料的配制比例來說，要時刻堅持抗裂性強、絕熱溫減低等基礎性原則，在完成混凝土材料的配制后，強化此后工程施工質量。

其次，通過對大體積混凝土材料的合理配制，施工人員需明確該材料內的所有性能，在保證其性能質量的前提下，盡量縮減用水量，良好的大體積混凝土材料應持有低水膠比、低坍落度與低砂率等特點。在具體使用時，為確保其結構質量的穩(wěn)定性，在使用該材料的過程中，還應在混合料內增加適宜的引氣劑與減水劑，并在增加粉煤灰數(shù)量的基礎上，逐步縮減混凝土內的水泥用量，防止水泥內部水化熱現(xiàn)象對大體積混凝土結構穩(wěn)定度帶來影響。

最后，施工人員在開展溫控設計的過程中，還要增設開裂敏感度測試，即依照該試驗的具體結果來挑選出合理的施工方法，有效遏制混凝土材料在施工期間的溫差變化。針對混凝土材料的溫控設計而言，工作人員可采取有限元分析形式來精準計算出大體積混凝土內的溫度應力、最高溫度、澆筑溫度與出機口溫度等，再根據該計算結果來實行合理舉措，將實際溫度管控在適宜標準下，并在大體積混凝土施工位置處埋設冷卻水管、變化測試元件與測溫元件等，在進行混凝土結構澆筑期間，應合理控制其澆筑溫度，該溫度數(shù)值多處在5～30℃之間，盡量使內外部的溫差控制在25℃以內。

3.3 科學把握材料配比

在進行港口與航道工程大體積混凝土作業(yè)施工時，施工人員應嚴格檢查材料質量，將材料整體質量與混凝土內的結構性能相融合，通過對材料配比的合理把控來控制工程施工裂縫。具體來看，在進行施工裂縫控制期間，施工人員應及時檢查大體積混凝土結構的整體質量，科學把控原材料質量，再與該工程的整體結構相結合，提升材料配合比的科學性。港口與航道工程在進行施工建設期間，要及時強化原材料的質量驗收與采購管理工作，若在質量驗收環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)不合格的材料，需將該施工材料搬離施工現(xiàn)場，提升工程建設材料應用的科學性。

針對施工材料采購環(huán)節(jié)而言，要科學購置性能合格、質量較佳的材料，例如，在挑選水泥材料時，需適時關注材料內部性能，盡量選擇中低熱類水泥，水泥內部的鋁酸鈣含量都應控制在標準范圍中。在設計大體積混凝土內部的配合比時，要利用標準的試配試驗來確認配合比數(shù)據，依照該試驗的最終結果來挑選出合適的配制比例，繼而有效管控混凝土材料內的坍落度與水灰比等數(shù)值［4］。攪拌混凝土材料的過程中，施工人員應明確不同原材料的使用量，若想徹底解決混凝土材料內的裂縫與溫升問題，要在該材料中適當添加高爐礦渣與粉煤灰，利用該材料的加入來改進大體積混凝土材料的內部性能。

3.4 強化施工溫度控制

若想更好地遏制混凝土施工中的裂縫現(xiàn)象，施工人員應在日常作業(yè)中強化施工溫度控制。

首先，相關作業(yè)人員可及時關注出機口溫度，若港口與航道工程在實際施工時，其具體的施工條件為夜間熱天，要將骨料與水泥溫度管控在較低范圍內，利用冰水與低溫水的攪拌來確保該工程項目的溫度控制；當其施工條件為白天冷天，則要采取加熱拌和水、遮蓋料場等形式，不但有效增強混凝土工程的澆筑效果，還會合理管控該澆筑面在外部環(huán)境中的暴露時間。

其次，在控制內部最高溫度的過程中，施工人員需及時控制溫度參數(shù)，該溫度參數(shù)的管控方法為埋設冷卻水管、分層澆筑、增加凝結時間、加入緩凝劑與減低澆筑溫度等，通過對該類舉措的合理使用，可切實控制港口與航道工程混凝土材料的整體溫度。在日常作業(yè)中，施工人員需及時監(jiān)測環(huán)境溫度、內部溫度與澆筑溫度，若在監(jiān)測途中產生異常狀況，要根據其具體狀態(tài)來開展溫控處理。

最后，施工人員在日常作業(yè)時還可及時檢查大體積混凝土結構，若其內部結構出現(xiàn)少筋或無筋狀態(tài)，則要在該類混凝土內埋藏塊石，不要將塊石放置在受拉區(qū)域中，在開展塊石埋藏工作前，要及時檢查塊石狀態(tài)，即保持其表面整潔與濕潤，對其埋藏總量進行合理控制。

3.5 完善混凝土澆筑

若想保證港口與航道工程大體積混凝土的澆筑質量，需及時完善混凝土澆筑等多項環(huán)節(jié)。通常來講，在澆筑大體積混凝土期間，要合理融合入模條件與振搗條件，在遵循分層澆筑原則的情況下，科學控制分層厚度，避免在澆筑過程中產生骨架鋼筋傾倒或模板遭受沖擊等不良現(xiàn)象。在混凝土結構產生初凝現(xiàn)象前就要完成其振搗、澆筑與運輸工作，當開始澆筑混凝土后，應保持其連續(xù)性，以遏制冷縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。在港口與航道工程內，施工人員還要及時檢測施工模板，利用該檢查工作來確認該模板內部質量，防止其產生跑模、跑漿、松動或變形等不良現(xiàn)象。在進行混凝土振搗的過程中，施工人員還應適時關注其各項步驟的規(guī)范度，為加強該材料的整體密度，可借助二次振搗技術在該材料初凝前實行多次振搗，該項舉措不僅增強該混凝土的整體強度，還有效強化其抗裂性能［5-6］。此外，在完成二次抹面工藝技術后，施工人員應邀請專業(yè)人員來檢查大體積混凝土結構表面，若其表面質量未達到相應標準時，應開展二次抹面工作，再借助薄膜覆蓋來增強大體積混凝土的濕潤性。在控制完成混凝土的各項澆筑環(huán)節(jié)后，項目管理者應及時檢查大體積混凝土的整體結構，利用對各環(huán)節(jié)的精準檢查來確?；炷翝仓|量。

3.6 加強大體積混凝土溫度養(yǎng)護

一方面，在完成大體積混凝土結構的澆筑后，施工人員應依照港口與航道工程項目的實際建設情況進行合理養(yǎng)護。通常來講，大體積混凝土的養(yǎng)護工作多借助溫度控制，即對其采取多項保溫舉措，在合理控制其表面溫度后，更好地管理其內外部溫差，縮減混凝土內部材料的約束力。在大體積混凝土的外部，施工人員可及時覆蓋塑料包裹或草席，利用該項舉措來縮減該材料的表面溫度，將其內外部溫度變化控制在標準范圍中，不斷減低其降溫速率，使該材料的濕度值與港口與航道工程施工要求相符。

另一方面，在日常生活中，港口與航道工程項目養(yǎng)護人員也應對大體積混凝土材料開展定期測溫活動，在進行正式測溫前，應對混凝土材料實行一定的噴霧、灑水與蓄水養(yǎng)護，混凝土材料的表面溫度與水溫都需處在15℃左右，在測量其溫度時，還要嚴格遵守混凝土內部性能與結構施工要求。此外，在養(yǎng)護大體積混凝土材料的過程中，還要精準確認養(yǎng)護指標，如養(yǎng)護時間要控制在15d 以上，養(yǎng)護中聚丙烯纖維的摻和量需保持在1.2kg/m3左右，彈性模量應處在3500MPa 以上，抗拉強度在346MPa 上下，在該項養(yǎng)護條件的引導下，港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫將得到精準防治。

4 結語

綜上所述，為確保港口與航道工程建設質量，項目管理者在實際施工時要合理管控大體積混凝土可能生成的施工裂縫，及時把控混凝土施工的作業(yè)流程，借助對混凝土材料的多方面控制來增強項目建設效果，保證港口與航道工程的應用質量。