码头大体积混凝土裂缝控制技术

码头大体积混凝土裂缝控制技术

邓珠波 张万铭

中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510230

摘要：港口码头工程建设过程中，以现浇连续式结构以及大型实体预制构件，极易在温度、收缩应力作用下引起开裂的混凝土，多见于码头胸墙等。混凝土开裂对结构耐久性造成一定影响，与常规混凝土相较，此类通常多处于海水环境中，设计及施工混凝土耐久性要求较高，裂缝控制直接决定建筑物使用质量，应给予高度重视。本文阐述码头大体积混凝土裂缝特征及类型基础上，分析其裂缝控制技术，通过项目实践展示控制优势。

关键词：大体积混凝土；裂缝控制；码头

混凝土作为现代工程核心材料，其施工质量决定工程施工质量，混凝土裂缝是常见施工质量缺陷，项目施工过程中应给予高度重视。由于码头施工特殊性，大体积混凝土裂缝更需严控，根据项目实际状况，掌握混凝土施工裂缝的成因，坚持以“预防为主，治理为辅”原则，选取科学、合理施工裂缝处理方法，保证大体积混凝土施工质量。

1. 码头大体积混凝土裂缝特征及类型

针对水运工程而言，大体积混凝土施工特征较为显著，受潮汐、波浪影响较大，水上施工作业难度较大，整体结构体积较大，应进行分层浇筑作业，不利于良好散热，易导致内外温差过大形成温度裂缝。配筋具有一定的差异化，结构外配筋与内部配筋密度尽不相同，不利于养护工作实施。大体积混凝土裂缝类型主要包含以下几种：（1）干缩裂缝。此种类型裂缝与混凝土水灰比、水泥实际用量密切相关。由于混凝土内外水分蒸发收缩，造成其发生不同程度的形变；外部受环境因素影响，水分散失速率较快，发生形变较大，内部湿度变化较小，表面干缩形变产生拉应力形成裂缝。（2）塑性压缩裂缝。此类裂缝多见于气候较热或大风条件下，形态主要以中间宽、两端细为特征，实际长度不一。（3）沉陷裂缝。此类裂缝由于地基不均，回填土压实度不足等，亦或模板缺乏刚度，模板支撑间距较大形成。尤其是冬季气温较低，模板支撑在冻土层上，化解之后出现不均匀沉降，导致混凝土结构形成裂缝。（4）温度裂缝。该类型是混凝土裂缝常见类型，由于大体积混凝土内外温差较大，形成的裂缝。混凝土浇筑之后处于硬化过程中，水泥水热化产生大量热量，其混凝土体积较大，难以短时间将内部热量散发，内部温度急剧上升，表面由散热较快，较大内外温差使其热胀冷缩程度不同，形成一定的拉应力，该应力超过混凝土抗拉强度限值时，形成其裂缝^[1]。

2. 码头大体积混凝土裂缝控制技术

1. 施工前准备

1.1原材料选择

为进一步减少混凝土水热化，增强混凝土自身性能，避免由于温差造成裂缝，需严格控制混凝土原材料选用。①水泥。大体积混凝土出现裂缝，水泥水热化是核心因素之一，所以水泥规格、型号选取十分关键，建议选用水化热低、凝结时间长等水泥，由于此种类型水泥在1-5天内便可产生预应力，可消除部分温度应力，增强混凝土抗裂性能，如低碱硅酸盐水泥。②骨料。大体积混凝土中使用的骨料主要包含两种，即粗骨料、细骨料，其中细骨料建议选择级配合理、质地均匀天然砂，可有效减少水分、水泥使用量，降低由于水热化导致其内部温度急剧升高；粗骨料选取应选用线膨胀系数较小的碎石，或可选用碎卵石，不建议使用砂岩碎石，粒径保持在5-25mm即可，含泥量不应超过3%为宜。③煤粉灰。适当在混凝土中加入煤粉灰，可减少水泥使用量，对裂缝具有一定的预防作用。④水。尽量减少水使用量，若混凝土内部存留过多水量，影响其凝胶体结构和骨料与凝胶体间界面结构，水分损失之后，凝胶体体积收缩形成一定的内应力，增加微裂缝的风险。因此，应尽量减少水量^[2]。

1.2混凝土配合比设计优化

混凝土原料合理配置，是提升混凝土性能核心途径，也是混凝土施工质量基础保障。因此，码头项目施工过程中国，需严格控制混凝土配合比，严格依照相关标准完成混凝土原料配比，严控砂石实际使用量，适当增加外加剂、粉煤灰，减少水泥用量增加水热化程度，以此降低混凝土内部温度升高，减少混凝土受拉应力。

1.3合理布设冷却水管

码头大体积混凝土施工过程中，主要降温方式较多，其中预埋冷却水管法利用频次较多。混凝土正式施工之前，需对其水管性能测试，保证水管完好无损，利用钢筋绑扎水管时，应避免其损伤水管。尽量选用回旋形布设，依照实际高度确定其水管层数，与其下方的钢筋网片牢固，若其与钢筋存在一定干扰，应将冷却管位置调整。将冷却管出水口伸出混凝土面50cm，待整体浇筑完成之后实施冷却，通水持续性时间及水流速，应根据内外实际温差决定，其温差不超过20^oC停止通水。

1.4测温孔布设

大体积混凝土由于自身体积较大，且内部水泥发生水热化，形成内外温差较大，导致形成温度裂缝。为准确掌握温度变化规律，以及材料受温度影响，需对其温度进行监测，布设测温点应具备一定的代表性，应在底部、中以及表面均布设相应的测温孔。为避免受外界温度影响，保证温度测量可靠性，应选用保温材料赌塞，并进行编号，便于全面记录温度。

2. 混凝土浇筑过程控制

大体积混凝土实际浇筑之前，应将模板、预埋件等进行全面检查，及时将其存在异物清除。浇筑过程中，为减少其出现离析应严控其坍落高度，不超过2m为宜，选用整体分层浇筑方式，分层厚度约为30-50cm，将前后浇筑时间保持在2小时内，减少冷缝形成。混凝土振捣过程中，应利用插入式振捣器，保证其振捣密实性。浇筑应抽调专业人员进行监护，关注其模板、钢筋是否出现变化，若发生位移等异常状况，需立即停止浇筑^[3]。

3. 施工后混凝土的养护

3.1混凝土养护

混凝土浇筑完成之后，养护工作不可忽视，其是控制混凝土不出现裂缝的核心工序，应尽量避免混凝土表面水分快速散失，将其内部温度控制于合理范围内。混凝土表面散热速率较快，内部温度降低速率过慢，引起其表面开裂，所以采取混凝土内部降温措施同时，应对其表面进行保温、保湿措施。待混凝土完成终凝之后，需适当进行洒水保湿养护，并利用相应的保温膜保温。联合内部布设冷却水管，外部保湿及覆盖保温膜等，避免表面降温速率过快，改善内外温差。

3.2混凝土温度控制

混凝土浇筑完成之后，为准确掌握混凝土实际温度变化，需实时将其温度进行检测，并完整将其数据记录。若检测温度内外温差超过25^oC时，可适当将水管内水流速调整，若检测其温孔间温度超过25^oC,适当将水流速调高，以此将内外温差控制于合理范围内。混凝土浇筑之后，前期处于温度上升阶段，形成温度应力较小，确保混凝土表面湿润基础上，减少其表面覆盖，促进其散热。养护后期其内部温度持续升高，弹性模量增加较快，温度应力较大，应进一步加强保温，严控温度降低速率。

3. 项目实践

广东陆丰甲湖湾电厂新建工程配套码头工程，属于典型的重力式码头，本工程混凝土使用量为9547.4m³。其中细分施工项目中，以典型段胸墙的尺寸最长，长宽高达到28m*5.2m*3.78m，具备大体积混凝土施工量大、难度高特征。该项目中混凝土体积较大，需将其温度监测落于实处，避免混凝土出现裂缝，同时选取425号水泥，施工中应严控其内部温度，以预冷水泥、砂石为原料等，适当加入冷却水，进一步控制混凝土温度。该项目中传感器主要选用主流电阻式温度传感器，按要求布置里表温度传感器，满足大体积混凝土温控要求。现场浇筑选取在夜间实施，以免阳光直射、入模温度过大现象，加强搅拌车罐体防护，布设相应的隔热板，减少外界温度对混凝土影响；胸墙侧面混凝土采用喷涂养护剂+覆盖双层土工布的方式进行养护^[4]；胸墙长度中间合理的设置诱导开缝凹槽，各种裂缝控制施工工艺下，除诱导开裂凹槽处出现少量裂缝外，胸墙其他部位极少出现裂缝等质量缺陷问题，本项目取得较好的控裂效果。

结束语

大体积混凝土施工过程中，由于体积较大，受外界环境影响显著，需对其施工过程加以重视，明确其裂缝特征以及形成原因，从施工中严控各环节，全面保障施工操作规范，做好各项预防工作，以免出现质量缺陷。

参考文献

[1]王伯炯, 刘磊. 文成高兴岭头水电站大体积混凝土裂缝控制探究[J]. 陕西水利, 2020,232(05):238-239.

[2]谭贵清. 船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术措施[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2019(12):191-192.

[3]汪盼. 水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J]. 华东科技(综合), 2020(3):1.

[4] 四航局混凝土结构裂缝控制技术规程.码头胸墙和现浇面层混凝土裂缝控制作业指导书, 2019(9):12.