海區(qū)施工中大面積混凝土裂縫控制的分析
摘要：文章分析了洋山一期水工碼大面積混凝土澆筑易出現(xiàn)裂縫的各種原因，從設(shè)計(jì)、材料配合比設(shè)計(jì)、材料質(zhì)量、施工、環(huán)境等5方面著手，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，最后有針對(duì)性地提出了在洋山二期水工碼頭施工過(guò)程中對(duì)裂縫進(jìn)行控制方法，保證海區(qū)施工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：海區(qū)施工；混凝土澆筑；裂縫控制；碼頭施工
洋山深水港區(qū)工程位于杭州灣口東北部的崎嶇列島海區(qū)，為典型的深水海域施工。二期碼頭工程總長(zhǎng)1400m，共分20段，每個(gè)結(jié)構(gòu)段從52～78m長(zhǎng)度不等，碼頭面層寬度37m，面層澆筑厚度22～26cm，總計(jì)面層51800m2，c35纖維混凝土約13000m3。
一、洋山一期水工碼頭面層裂縫成因分析
洋山一期碼頭面層寬37m，長(zhǎng)1600m，總計(jì)面層59200m2，c40混凝土約14800m3，面層從2003年11月開(kāi)始至2004年6月結(jié)束。在面層施工結(jié)束后，較多面積出現(xiàn)了龜裂和裂縫，影響了碼頭面層的觀感質(zhì)量。在深入分析了洋山一期水工碼頭面層的情況后，從設(shè)計(jì)、混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)方面進(jìn)行分析、調(diào)整、優(yōu)化，從而最大程度上提高了二期碼頭面層的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)一期面層裂縫的統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合施工記錄的情況，總結(jié)了以下幾方面的原因：
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1．混凝土等級(jí)過(guò)高，造成用灰量過(guò)大，對(duì)收縮不利。一期面層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c40，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大，越易開(kāi)裂。
2．面層部分位置構(gòu)造鋼筋配置過(guò)少。對(duì)一期面層裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在泄水孔等臨邊洞口以及橫梁頂部都出現(xiàn)了不同程度的裂縫，究其原因與這些部位構(gòu)造鋼筋少有很大關(guān)系。
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1．水灰比大。一期面層的混凝土水灰比達(dá)到了0.48，混凝土的強(qiáng)度值對(duì)水灰比的變化十分敏感，水和水泥的計(jì)量偏差將直接影響到混凝土的強(qiáng)度。
2．單方水泥用量大，用水量大。一期面層單方混凝土水泥用量達(dá)到了397kg，用水量為190kg，水泥用量越大，用水量越高，則水泥漿體積越大，收縮越大。
3．坍落度過(guò)大。一期面層混凝土采用海上攪拌船泵送砼，坍落度達(dá)到了120±20mm，坍落度大，流動(dòng)性好，卻易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象，等砼脫水干縮時(shí)，就易產(chǎn)生表面裂縫。
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1．水泥質(zhì)量，特別是水泥的安定性。安定性不穩(wěn)定，水泥中含有過(guò)多游離的氧化鈣或氧化鎂，當(dāng)水泥硬化后這些成分才開(kāi)始慢慢水化，產(chǎn)生體積膨脹而產(chǎn)生裂縫。
2．骨料級(jí)配不良。骨料級(jí)配不良或含泥量多，隨著混凝土的干燥，容易造成混凝土收縮增大，誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生。
3．混凝土攪拌時(shí)間?；炷翑嚢钑r(shí)間過(guò)短，則攪拌不均勻，造成面層強(qiáng)度相差過(guò)大，硬化時(shí)間和收縮量不同，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則容易導(dǎo)致骨料破碎、離析，影響混凝土的強(qiáng)度。[Page]
4．丙綸纖維過(guò)長(zhǎng)。丙綸纖維過(guò)長(zhǎng)不利于攪拌均勻，有效控制溫度裂縫。
5．混凝土出料溫度高。出料溫度高會(huì)加劇水泥水化熱引起的內(nèi)外溫差，更易引起混凝土的溫度裂縫。
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1．面層分倉(cāng)大，澆筑間隔時(shí)間短。一期碼頭面層橫向兩軌間分4塊，縱向未分塊，分倉(cāng)澆筑間隔時(shí)間無(wú)明確規(guī)定。混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，越容易產(chǎn)生裂縫。
2．振搗質(zhì)量的影響。一期碼頭面層澆筑后只采用振搗棒振搗，振搗不足，易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在荷載及自然因素作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫；振搗過(guò)量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強(qiáng)度。
3．抹面不當(dāng)。對(duì)于大面積混凝土，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫；若澆搗后過(guò)分抹干壓光則會(huì)使混凝土的細(xì)骨料過(guò)多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，易導(dǎo)致混凝土表面龜裂。
4．切縫時(shí)間和深度把握不準(zhǔn)。切縫施工是混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，及時(shí)進(jìn)行切縫可以在縮縫發(fā)生前及早形成弱斷面，有效釋放應(yīng)力。但切縫時(shí)間控制很關(guān)鍵，切縫太早，粗骨料會(huì)從砂漿中跳脫，混凝土易暴邊；切縫太晚，則若產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土容許值，混凝土就會(huì)開(kāi)裂。切縫切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證，切得太淺，則表面應(yīng)力得不到有效釋放。
5．養(yǎng)護(hù)措施不到位?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)對(duì)其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)和防止收縮裂縫極為重要，因此在混凝土澆筑完，收漿后即開(kāi)始覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)要保證養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。
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1．洋山為典型的海區(qū)施工，缺少水源，且常年風(fēng)速大，這對(duì)混凝土早期硬化階段影響很大。大風(fēng)會(huì)加劇混凝土表面水分的蒸發(fā)流失，造成混凝土的塑性裂縫。
2．高溫天氣影響。在炎熱氣溫下施工，石子表面溫度高，石子體積膨脹，拌制成混凝土后，石子受冷收縮，就易引起混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
二、洋山二期水工碼頭面層裂縫控制措施
針對(duì)一期面層裂縫原因的分析，在二期工程中我們有目的地采取了對(duì)應(yīng)措施。[Page]
?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)方面
1．針對(duì)一期碼頭面層混凝土等級(jí)高，二期面層混凝土由c40改為c35纖維混凝土，不摻粉煤灰，并對(duì)此標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行了試澆，試澆結(jié)果符合要求后再進(jìn)行大面積的澆筑。
2．對(duì)于一期面層部分位置構(gòu)造鋼筋配置過(guò)少，二期碼頭面層在泄水孔四周、梁頂以及軌道、電纜槽周邊都增加了防裂鋼筋。
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1．針對(duì)一期碼頭混凝土坍落度過(guò)大，二期面層放棄了水上攪拌船泵送砼，改用陸上攪拌半干性砼，混凝土坍落度也有120±20mm改為50±20mm，現(xiàn)場(chǎng)采用吊車配合集料斗澆筑。
2．一期面層混凝土水灰比大，泥用量大，用水量高，二期都做了相應(yīng)調(diào)整。
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1．為保證混凝土原材料質(zhì)量，二期面層加強(qiáng)了砼及原材料的控制。水泥出廠后放置7天，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)大于2.6，粗骨料粒徑選用5～40mm，混凝土拌制時(shí)間規(guī)定不得少于70s，混凝土拌合物的出料溫度不超過(guò)35℃。
2．調(diào)整丙綸纖維的規(guī)格和用量。由一期單方混凝土加1kg丙綸纖維，長(zhǎng)度38mm，改為單方混凝土加0.9kg，長(zhǎng)度縮小為12mm。
3．為加強(qiáng)混凝土出站質(zhì)量，我們派駐專職試驗(yàn)員在混凝土攪拌站旁站，加大監(jiān)控力度。
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1．面層分塊澆筑，有利于散熱，減小約束。一期碼頭面層分倉(cāng)大，澆筑間隔時(shí)間短，二期面層單個(gè)結(jié)構(gòu)段橫向兩軌間由一期4塊改為6塊，縱向增加3個(gè)分塊，分倉(cāng)澆筑間隔時(shí)間明確規(guī)定要大于5天。
2．混凝土澆筑采用二次振搗、二次抹面技術(shù)。由振搗棒振搗改為振動(dòng)梁和振搗棒聯(lián)合振搗，振搗后用鋁合金直尺刮平，之后用滾筒人工壓實(shí)，澆筑后嚴(yán)格控制抹面時(shí)間，采用一次磨漿，一次機(jī)械壓光，最后人工收光。以排除泌水、混凝土內(nèi)部的多余水分和氣泡。
3．切縫施工如不加強(qiáng)控制，極易引發(fā)裂縫，一期面層切縫時(shí)間無(wú)明確規(guī)定，二期面層對(duì)切縫這一環(huán)節(jié)加強(qiáng)了控制，切縫時(shí)間遵循“能切就切，寧早勿晚”的原則，并根據(jù)不同天氣溫度切縫時(shí)間作相應(yīng)改變，切縫的深度控制在板厚的1/5。
4．新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作對(duì)于混凝土裂縫的防治工作尤為重要，可以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。一期面層砼采用土工布覆蓋澆水保濕養(yǎng)護(hù)，時(shí)間規(guī)定為14天，二期面層養(yǎng)護(hù)改為采用土工布與塑料薄膜相結(jié)合，養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)為21天。
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1．一期面層養(yǎng)護(hù)用水由運(yùn)輸船供應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)4只6t養(yǎng)護(hù)專用水桶，對(duì)于大面積面層施工，淡水不能持續(xù)供應(yīng)必會(huì)影響面層砼的養(yǎng)護(hù)。為解決水源缺乏對(duì)混凝土持續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)帶來(lái)的影響，專門設(shè)置了8個(gè)10t的專用養(yǎng)護(hù)桶，并在1400米碼頭范圍內(nèi)布設(shè)通長(zhǎng)輸水管線，即使碰到大風(fēng)天氣淡水運(yùn)輸船不能及時(shí)供水，也能保證現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)用水持續(xù)6天以上。
2．對(duì)于天氣對(duì)面層混凝土的影響，我們加強(qiáng)了施工前信息的收集，盡量避免在中午高溫時(shí)段澆筑，雨天不施工，盡量避開(kāi)大風(fēng)天氣。[Page]
三、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)上述多個(gè)方面的改進(jìn)，洋山二期水工碼頭面層從2005年7月開(kāi)始至2005年11月結(jié)束，碼頭面層裂縫得到了有效控制，觀感質(zhì)量相比一期有了明顯提高。
雖然二期總體面層質(zhì)量有了大的改觀，但局部位置如梁頂板縫處仍出現(xiàn)了少數(shù)裂縫，如何在下個(gè)工程中解決這些裂縫仍然需要更進(jìn)一步的持續(xù)探討和改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1]謝湘贊.混凝土裂縫問(wèn)題探討[j]．湖南農(nóng)機(jī)，2008，（11）．
[2]劉錦飛.新型混凝土的應(yīng)用[j]．建材技術(shù)與應(yīng)用，2009，（1）．
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作者：唐科培
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