港口與航道工程混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工分析

肖敏

（中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

水泥的特性也直接影響著港口建設(shè)和航道建設(shè)的品質(zhì)，因?yàn)槭芙ㄖ幾匀画h(huán)境的影響，水泥必須具備比較強(qiáng)的抗氧化性、耐久、抗沖擊性等性能，才可以增長建筑的壽命。所以想要提高水泥的特性，就必須對(duì)其配比做出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)，同時(shí)做好施工技術(shù)管理，以盡可能的保證水泥的特性。因?yàn)樗嘀懈鞣N原料的品質(zhì)及其相應(yīng)的配比都需要通過實(shí)驗(yàn)室測試而確定，而且對(duì)整個(gè)程序都需要嚴(yán)密把握，同時(shí)還要嚴(yán)格遵照國際規(guī)范準(zhǔn)則的規(guī)定進(jìn)行檢查，才可以保證為港口建設(shè)和航道建設(shè)的品質(zhì)奠定了牢固的基石[1]。

1 港口與航道工程混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工的意義

港口水運(yùn)工程是構(gòu)建區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)體系的重要措施和途徑，對(duì)提高我國對(duì)外開放水平、振興區(qū)域經(jīng)濟(jì)具有重要意義。充分利用內(nèi)河（海、湖等）航運(yùn)占地少、投資規(guī)模小、運(yùn)量大、貨運(yùn)節(jié)儉、能耗低的特點(diǎn)；挖掘交通優(yōu)勢和潛力，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)多樣性的要求；它在促進(jìn)商品貿(mào)易和物流交流方面發(fā)揮著不可或缺的作用[2]。在現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，港航工程建設(shè)是一個(gè)至關(guān)重要的節(jié)點(diǎn)。加快港口或航道所在地區(qū)的貿(mào)易往來是一項(xiàng)基礎(chǔ)工程。對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生建設(shè)具有巨大的正能量。在港航工程建設(shè)過程中，混凝土是工程建設(shè)的主角，混凝土配合比的設(shè)計(jì)與施工是港航工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)?？茖W(xué)確定混凝土配合比設(shè)計(jì)對(duì)保證港航建設(shè)工程質(zhì)量具有十分重要的意義和作用。因此，必須予以高度重視[3]。

2 港口與航道工程混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工的基本原則

港口航道工程的合理性是保證其基礎(chǔ)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。影響混凝土安定性的因素有很多：①水泥強(qiáng)度等級(jí)、水灰比、骨料類型和級(jí)配，以及石料的種類、顆粒級(jí)配和施工的內(nèi)部和外部條件。②水泥的和易性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。因此，混凝土配合比的設(shè)計(jì)必須在保證質(zhì)量的前提下，以節(jié)約原材料和成本為原則。其中，節(jié)約水泥用量是節(jié)約混凝土工程建設(shè)的關(guān)鍵，也是混凝土配合比設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。其主要途徑是：首先，摻入混凝土外加劑和減水劑不僅可以提高混凝土的工作性，而且可以節(jié)約水泥。例如，粉煤灰被用來代替一些水泥；其次，加強(qiáng)混凝土攪拌等工序的技術(shù)管理，提高混凝土的均勻性；最后，根據(jù)砂石品種和質(zhì)量，科學(xué)地確定砂率和骨料級(jí)配，可以在保證混凝土優(yōu)良質(zhì)量的前提下達(dá)到節(jié)約水泥用量的目的[4]。

3 混凝土配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

在實(shí)施混凝土配合比工程設(shè)計(jì)之前，必須做好前期準(zhǔn)備管理工作，以確?；炷僚浜媳裙こ淘O(shè)計(jì)的順利完成。對(duì)于有關(guān)的工程設(shè)計(jì)圖樣和對(duì)混凝土構(gòu)件在結(jié)構(gòu)要求上進(jìn)行全方位的了解，確定混凝土澆筑中對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久的要求等，對(duì)結(jié)構(gòu)件的截面要點(diǎn)設(shè)計(jì)工作以及混凝土鋼筋的配置施工等都要加以詳盡周到的了解，確定水泥澆筑中所需要水泥的種類和主要材料石子的粒度等，還要對(duì)有關(guān)工程材料進(jìn)行全方位的了解，看是否具有特定的構(gòu)造性能和特點(diǎn)，并以來決定了粗骨料的顆粒尺寸以及混凝土品種在工程應(yīng)用上的選用。

4 混凝土配合比設(shè)計(jì)的材料選擇

4.1 水膠比的選用

低水膠比是對(duì)于高性能的混凝土材料在實(shí)際使用過程中比較典型的特征之一。不管水泥材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度怎么樣，對(duì)于較高性能的混凝土材料在水性膠比上都必須要低于0.40，以便提高水泥材料本身的耐久性和工程施工的密實(shí)度與強(qiáng)度。但實(shí)際已證明，相對(duì)地比較低的水性膠比也應(yīng)小于或等于0.40。即使是由于水膠比發(fā)生變化及其微小的變化，也可以使水泥在強(qiáng)度上產(chǎn)生很大變化，但是對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)較高性能的水泥在限制質(zhì)量之時(shí)，就需要對(duì)其在使用過程中的水膠比變化加以嚴(yán)格控制，如果水膠比變化要低于0.40，則其自身強(qiáng)度就會(huì)因?yàn)樗z比的減小而逐步增強(qiáng)，因?yàn)槲此嗟牧６韧且粋€(gè)相對(duì)堅(jiān)強(qiáng)細(xì)微的集料。待水膠比能夠確定下來之后，接著需要再使用礦物的細(xì)摻料對(duì)強(qiáng)度加以調(diào)整。

4.2 減水劑的摻用量限制

為進(jìn)一步提高高性能水泥的耐久率和抗拉強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)在其配制流程中選用較少的水量和水膠比。高效減水劑的應(yīng)用可以很好的使最大流動(dòng)性得到實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，這也是中國現(xiàn)階段惟一可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)措施。而最高效的減水劑所決定的影響，主要是靠摻量時(shí)水泥的塌落量。減水劑的設(shè)計(jì)用水量越大，其水泥材料的混凝土坍落量也就會(huì)更大。而至于最普通的高效減水劑，其自身都會(huì)有自身最佳的摻量，因此減水劑如果大于設(shè)計(jì)劑量，將必然會(huì)影響水泥的實(shí)際使用效果，從而影響項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 港口工程中混凝土配合比工作設(shè)計(jì)

施工中決定水泥配比工作質(zhì)量的原因大致有二個(gè)方面，一個(gè)是關(guān)于水泥建筑材料的選用，而另外則是水泥調(diào)配工作時(shí)的各種具體配比。

（1）水泥的灰和水泥之間的配比作為確保施工中水泥配合比工作的灰水配比準(zhǔn)則，有關(guān)人員必須按照其施工需要的水泥強(qiáng)度和混凝土耐久性條件，來描繪建筑混凝土灰水泥配比圖。在圖紙中，需要反映出其與建筑混凝土灰水配比的偏差限制，然后再按照相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行灰水配比試驗(yàn)，以便得到較為完整的建筑混凝土灰水配比。

（2）水量的選用，施工中混凝土使用量必須按照其坍落度和沙石材料選用的實(shí)際狀況來確定，比如：當(dāng)水泥坍落度為30～50cm時(shí)，所選用的沙石材料，其最大粒度為80cm，而實(shí)際使用量則必須在160cm；當(dāng)探路量約為50～70cm時(shí)，當(dāng)砂石的最大粒度在80cm以上作用時(shí)，那用水量就需要在170kg以下。

6 具體的控制和調(diào)整

（1）材料選取和所用的沙、石料，一旦人們可以合理的利用并掌握用量，就能夠防止問題出現(xiàn)。部分工程項(xiàng)目建筑在具體的生產(chǎn)過程中，通常只有加入細(xì)砂、礫石，但是它們?cè)谟玫臅r(shí)候很輕易就超出了我們所需要的劑量，或者只有在用量較小的時(shí)候，才可以限制用量，而最終由于控制質(zhì)量的誤差，攪拌后產(chǎn)生的水泥品質(zhì)很不好，所以，我們就需要確定建筑材料的劑量，并通過計(jì)算機(jī)的精確測量，對(duì)建筑材料的劑量加以控制。

（2）由于配比的調(diào)節(jié)，需要對(duì)砂石的材料用量選擇及其含水率做出精確的數(shù)字記載，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們需要先按照計(jì)算結(jié)果公式，測算出我們所要求材料的實(shí)際重量，然后再進(jìn)行綜合試驗(yàn)，但是如果有部分工人不能夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑找?guī)定作業(yè)，則就不可以進(jìn)行準(zhǔn)確的質(zhì)量調(diào)查。具體措施，先調(diào)查沙、石和混凝土的平均含水量，然后再進(jìn)行精確計(jì)量，接著進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的配比調(diào)整，以確定細(xì)砂、水泥混凝土的標(biāo)準(zhǔn)劑量，在這之后，如果我們選擇了在混凝土施工的前三天，我們就要注意澆筑混凝土與清洗的工作不要同時(shí)進(jìn)行[5]。

（3）在港口工程和航道施工過程中混凝土結(jié)構(gòu)裂紋形成的原因，有很大部分都是由于環(huán)境溫度的因素，對(duì)大體積混凝土澆筑施工，混凝土結(jié)構(gòu)收到了環(huán)境溫度的負(fù)面影響，這一般是因?yàn)槔脽峁にλ尫诺臒崮軙r(shí)面臨著相應(yīng)的阻礙，如當(dāng)混凝土強(qiáng)度和集熱環(huán)境溫度不同時(shí)，將對(duì)環(huán)境水和混凝土結(jié)構(gòu)熱進(jìn)行相應(yīng)措施。砂漿的內(nèi)部收縮裂紋產(chǎn)生，當(dāng)混凝土澆筑混凝土施工進(jìn)行后，砂漿內(nèi)會(huì)吸入大量的水分，使混凝土熱水化造成了砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)收縮。而砂漿的大抗拉強(qiáng)度，是砂漿裂紋產(chǎn)生的關(guān)鍵。尤其是在大體積混凝土澆筑施工中，砂漿的體積含量和總比較大。其他混凝土工程裂紋形成的因素，除以上二種最重要的內(nèi)部因素以外，還是因?yàn)楹奢d等外部原因或?qū)瘜W(xué)反應(yīng)引起的，而所有這些原因都可能造成混凝土工程發(fā)生裂紋。

（4）在水泥成型、負(fù)載超過，或水泥堿-集料間的某些化學(xué)反應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，對(duì)在混凝土結(jié)構(gòu)變化中的建筑結(jié)構(gòu)，港口和航道工程中水泥施工已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了縫隙限制，而在水運(yùn)施工中的大體面積水泥質(zhì)量施工，則需要對(duì)與水泥之間形成縫隙的各種因素，根據(jù)管理的實(shí)際狀況，采取合理的科學(xué)和可行的調(diào)控方法，以降低混泥在建時(shí)的最大的開裂的概率。水泥在施工物料的選型配置中必須選用適當(dāng)?shù)慕ㄖ牧?，在施工前，如何選用適當(dāng)?shù)姆勖夯也牧希托枰词┕し椒ㄕ莆账冶?、水?混凝土比，并采用正確的計(jì)量方法對(duì)港口和航道施工中大體積的水灰比加以控制，并發(fā)展混凝土原材料水泥在施工過程，可以盡量減少水分的利用，以避免水泥內(nèi)部溫度差異和水分加熱。同時(shí)水泥的品種也會(huì)影響水泥品質(zhì)，對(duì)港口和航道施工水泥配合比設(shè)計(jì)和施工都有著很重要的影響。

（5）經(jīng)過合理的擴(kuò)張后，在硬化流程中的擴(kuò)張后才可以形成鋼筋和鋼模，由于鋼筋混凝土擴(kuò)張與應(yīng)力強(qiáng)度大小成正反比，所以如果鋼筋混凝土陷入了擴(kuò)張區(qū)，它的應(yīng)力強(qiáng)度大小將會(huì)增大，它可通過補(bǔ)償?shù)膽?yīng)力強(qiáng)度而增大。經(jīng)測算，為了避免影響混凝土結(jié)構(gòu)澆筑，可以嚴(yán)格控制混凝土的澆筑環(huán)境溫度對(duì)混凝土構(gòu)成溫度控制，在生產(chǎn)中，由于水泥縱貫澆筑的全過程。為了正確合理調(diào)節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)高溫和水泥之間的熱結(jié)合比，建筑師要調(diào)節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)高溫，常常使用水或冰塊予以降溫，以保持混凝土結(jié)構(gòu)的高溫而不可以使混凝土構(gòu)成高溫產(chǎn)生變化。在大體面積混凝土澆筑時(shí)，必須考慮時(shí)間，秋冬季的上午或下午的時(shí)候是最合適的時(shí)間。在混凝土澆筑時(shí)，使混凝土上下氣溫盡量避免變化過大[6]。

7 在港口及航道工程混凝土澆筑過程中的注意事項(xiàng)

7.1 控制水泥產(chǎn)品質(zhì)量

港口和航道等建筑的工程質(zhì)量直接關(guān)系著中國水運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，所以在采用水泥施工時(shí)，就必須要按照嚴(yán)格遵照規(guī)程要求的規(guī)范作業(yè)。由于水泥是建筑工程中最主要的施工建筑材料，所以水泥的特性也直接關(guān)系著建筑施工產(chǎn)品質(zhì)量，而由于水泥的配制比例比在設(shè)計(jì)階段時(shí)就已明確，所以在施工的過程中必須配合設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，并且不得任意改變鋼筋等施工技術(shù)，同時(shí)強(qiáng)化對(duì)施工過程產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)管為了保證水泥性能的穩(wěn)定性，在水泥的分配、運(yùn)送、施工、水泥、施工及其維護(hù)等幾個(gè)環(huán)節(jié)上都必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以保證水泥建筑的工程質(zhì)量。

7.2 鋼筋層

鋼筋和混凝土一直都是各項(xiàng)工程施工所采用的主要建筑材料，僅有混凝土無法進(jìn)行施工，只能和鋼筋搭配使用，才可以最大限度地發(fā)揮二者的功效。鋼筋具有抗拉伸性和韌性，所以在應(yīng)付工程設(shè)施的應(yīng)力時(shí)可以發(fā)揮重要的作用?；炷恋呐浜媳仁前凑赵O(shè)計(jì)階段規(guī)定的，而對(duì)于鋼筋而言，需要在質(zhì)量上給予嚴(yán)格的把關(guān)。鋼筋的選型非常重要，型號(hào)和規(guī)格一定要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保鋼筋的質(zhì)量。在施工的過程中，一定要注意鋼筋與混凝土的配比，保證鋼筋施工的精準(zhǔn)度，確保工程的施工質(zhì)量。

7.3 預(yù)制的混凝土

由于港口及航道建筑的建造要求較為特別，部分建筑必須在水面建造，但是在水面進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計(jì)存在相當(dāng)?shù)睦щy，在地點(diǎn)以及時(shí)間上會(huì)收到相當(dāng)?shù)挠绊?，但是可以在陸地上進(jìn)行水泥預(yù)制，然后把預(yù)制好的混凝土運(yùn)到水面澆筑，這不但能夠提高混凝土的配合比特性，還可以極大的提升建筑效果。

7.4 防水涂料

因?yàn)楦劭诤秃降朗┕ぶ械牟糠謽?gòu)件是位于水底的，而混凝土構(gòu)件長時(shí)間遭受海水的沖刷會(huì)大大降低自身特性和使用壽命，所以需要進(jìn)行混凝土構(gòu)件防護(hù)工作。通常會(huì)在水泥構(gòu)件上涂刷防水卷材，達(dá)到隔離防護(hù)的效果。但是防水卷材的品質(zhì)十分關(guān)鍵，一定要使用高質(zhì)量的涂料，確保涂料的保護(hù)性能。

8 結(jié)語

港口和航道工程建設(shè)在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中起到了很大的作用，其又是中國水運(yùn)事業(yè)的主要樞紐，導(dǎo)致了港口和航運(yùn)工程的建筑品質(zhì)尤為重要。雖然混凝土是工程施工中的主要建筑材料，但因?yàn)榻ㄖこ趟幍乩憝h(huán)境的特點(diǎn)，部分構(gòu)件必須長時(shí)間處在水下工作，使得混凝土構(gòu)件會(huì)受到各種應(yīng)力和腐蝕的危害，因此大大降低了使用性能。所以必須提高水泥的性能，先做好水泥配合比設(shè)計(jì)與施工工作，并進(jìn)行嚴(yán)格的測試之后，制訂出最佳的水泥配合比。從水泥配合比的設(shè)計(jì)與施工都要實(shí)行全程監(jiān)理，以保證中國港口和重要航運(yùn)工程的建造質(zhì)量，為中國水運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展打下了牢固的基石。