港口航道工程大体积混凝土施工裂缝控制研究

港口航道工程大体积混凝土施工裂缝控制研究

蔡晓伟

广东万山投资有限公司广东省珠海市519000

摘要：大体积混凝土施工被广泛地应用在港口航道工程中，成为保障工程项目施工质量的重要因素。但是现代研究发现，受混凝土自身特点、浇筑方式等多种因素的限制，港口航道工程中的大体积混凝土容易开裂，不仅无法保障港口功能，还会增加安全风险。本文基于港口航道工程大体积混凝土施工裂缝控制展开论述。

关键词：港口航道工程；大体积混凝土；施工裂缝；控制策略

引言

港口与航道工程中，一般现浇的连续式结构和长、宽、高尺寸相近的大型实体预制构件等容易因温度、收缩应力引起开裂的混凝土，通称为港口与航道工程大体积混凝土，多应用于码头胸墙、船坞坞墙、船闸底板、泵房结构、大型混凝土方块中。混凝土的开裂会对结构物耐久性和质量安全造成较大影响，不同于一般混凝土，多处于淡（海）水和冻融环境的港航工程混凝凝土在设计和施工中均突出满足耐久性要求，其裂缝预控对建筑物的安全使用和寿命更具有重要意义。对于结构厚、体积大、胶凝材料水化热因素影响大、复杂条件下就地浇筑和养护，承担重要结构功能的港航大体积混凝土，其裂缝控制是设计和施工阶段中一项非常重要的工作。

1港口与航道工程施工中大体积混凝土的施工优势

（1）在港口和巷道工程施工中，通常所使用的混凝土体积均较大，而大体积混凝土的表面积也较大，所以在很大程度上增加了混凝土的接触面积，有效地减少了结构断面的使用量。其次在浇筑方式上也与普通混凝土的浇筑方式不同。因大体积混凝土的面积较大，所以在浇筑上也会更加困难，通常情况下其会分为分层、分缝及分量这3个步骤，而通过这3个步骤的操作在很大程度上不仅减少了混凝土的使用量，而且还有效节约了施工的材料，提高了混凝土施工的质量。（2）大体积混凝土受到温度的影响比普通混凝土的影响更大，所以为有效地减少混凝土裂缝的出现，在施工中一定要对其温度进行有效的控制。（3）大体积混凝土在结构上使用了钢筋结构，这种结构的使用在很大程度上提高了施工的进度，而且也保障了施工的质量。

2港航工程大体积混凝土产生裂缝的原因

2.1温度原因

大体积混凝土新浇筑升温阶段体积膨胀、受基础约束产生受压的温度应力，但由于龄期短、弹性模量低，压应力值很低；混凝土内部降温历时较长，降温阶段混凝土体积收缩，此时受基础约束产生拉应力，而弹性模量较高，当混凝土拉应力或变形超过此时材料承受范围后，大体积混凝土会产生开裂。大体积混凝土在边界无约束情况下，结构不同部位互相约束产生的温度应力也会造成开裂：混凝土内外部温差大，膨胀不一致，内部快而外部慢，表面产生拉应力，而内部产生压应力，当拉应力超过混凝土抗裂能力后会产生裂缝，这种裂缝多为贯穿裂缝。

2.2混凝土自身收缩形成的裂缝

混凝土注入完成后，内部水泥中会出现水化反应，消耗混凝土内部的部分水分，因此混凝土变形的可能性非常高。尤其是自由状态的物质会引起通过重力沉积到道路底部的问题，因此这种现象称为塑料收缩。收缩收缩发生在混凝土刚性之后，因为混凝土的湿度相对较低。换句话说，收缩在不断变化。但是与内部水分蒸发相比，表面水分容易蒸发，因此混凝土的内部和外部收缩不能同时进行。由于内部变形对外部收缩有很大影响，因此混凝土易受不均匀力影响，因此表面上会出现较大的张力，如果该张力大于道路的最大张力，路面上可能会出现裂缝。

2.3外部负荷

大体积混凝土在较大外部负荷的影响之下也会出现裂缝问题，这主要是因为混凝土内部应力难以应对强大的外部冲击所导致。在具体施工过程中，在碱骨料的相互作用和影响之下，混凝土内部会形成一定的化学反应，从而对其内部结构产生影响，增大混凝土体积的同时也增加了裂缝问题的发生概率。

3港口航道大体积混凝土防裂控制措施

3.1温度控制

为了有效避免温度裂缝，制定了一系列的温度控制手段，主要措施：（1）采用冷却水和骨料法降低混凝土温度。实施骨料的风冷和混合水冷却，同时减少运输和浇注过程中混凝土的温度上升，加快运输和浇注速度，在运输自卸车时在客车顶部安装活动遮阳篷，防止模板和新浇混凝土暴露在直射光线下，确保模具前模板和钢筋温度以及附近的局部温度不超过36℃，为了冷却仓库，应用仓库表面喷雾器喷雾，降低浇注表面环境温度。（2）控制最高温度。在该项目中注意预埋冷却水管，通过冷水降低混凝土的温度峰值。该方法在控制温度裂缝中的效果已经得到诸多学者的认可，根据本次项目的经验，考虑到船闸结构空箱多、强约束分层相对薄、上部结构施工气温低的特征，决定对船闸的冷却水管的分布情况进行优化。针对本次工程中分层浇筑方量小的位置（如浇筑的第一层），可以不布设水管，对于空腔结构多的部位，在低温施工期间浇筑层布置水平不具有操作性，因此在此部位施工中，可以采用纤维混凝土抗裂的施工方法；而对于分层较厚的施工部位，则可以布设冷却水管。

3.2采用合格的施工材料

施工材料包括水泥、骨料等原材料以及粉煤灰、外加剂等辅助材料。在施工建设中，首先应注重材料的质量选择和把控，尤其是水泥质量的把控。一般情况下，C3A含量大、细度较小的水泥干缩较大，应尽量避免这种型号水泥的使用。在骨料选择上，应尽可能采用粒径较大，级配良好的高强度花岗岩、玄武岩等作为骨料，起到抗裂作用。同时，还需要加入一定的粉煤灰和外加剂，以改善混凝土和易性的作用，减少水泥用量，提高混凝土密度，减少混凝土干缩作用，从而更好地建造房屋建筑物。其次，由于不同房屋建筑工程的构造要求不同，因此，在实际施工中应根据具体的建造要求，选取适合的水泥品种、混凝土强度等相关材料，尽可能少使用强度较高的水泥。

3.3制定合理的配比混凝土的组成材料

通过对大体积混凝土的组成材料进行合理配比是减少混凝土收缩、控制裂缝产生的主要技术方法。减少大体积混凝土收缩技术包括对混凝土组成材料的选择、合理配比、科学浇筑方法及有效养护等条件。近年来大体积混凝土建筑施工中逐渐运用高性能减水剂（如聚羧酸类高效减水剂）减少混凝土水泥用量，有效控制混凝土收缩，是工程实践中裂缝控制的有效技术途径。此外，在混凝土中加入一定量的辐射筋也有利于控制大体积混凝土裂缝问题的产生。当今的建筑施工中用到的现浇板表面都加入了一定的负弯矩筋，可减少板面裂缝产生，但实际建筑施工中很多裂缝产生的位置在板角，因此，在板角位置设置辐射筋，可以使造成裂缝的应力与辐射筋方向相同，从而起到控制裂缝产生的作用。

结束语

综上所述，大体积混凝土施工是港口与航道工程建设中的关键性环节，而混凝土裂缝问题的控制则是施工的重点和难点，一旦出现裂缝问题，便会直接降低工程质量和企业的经济效益。为此在今后施工中，要求企业提升对裂缝问题的重视程度，并结合实际情况采取恰当措施加以控制，提升工程建设质量，为我国港口与航道工程作业的顺利开展提供保障。

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