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、材料配合比設(shè)計、材料質(zhì)量、施工、環(huán)境等5方面著手，總結(jié)了經(jīng)驗教訓(xùn)，最后有針對性地提出了在洋山二期水工碼頭施工過程中對裂縫進行控制方法，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1400m，共分20段，每個結(jié)構(gòu)段從52～78m長度不等，碼頭面層寬度37m，面層澆筑厚度22～26cm，總計面層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1600m，總計面層59200m2，c40混凝土約14800m3，面層從2003年11月開始至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、混凝土原材料、配合比設(shè)計、施工等多個方面進行分析、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。通過對一期面層裂縫的統(tǒng)計分析并結(jié)合施工記錄的情況，總結(jié)了以下幾方面的原因：
?。ㄒ唬┰O(shè)計原因
1．混凝土等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利。一期面層混凝土強度等級為c40，混凝土設(shè)計強度等級越高，混凝土脆性越大，越易開裂。
2．面層部分位置構(gòu)造鋼筋配置過少。對一期面層裂縫調(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。
?。ǘ┡浜媳仍O(shè)計原因
1．水灰比大。一期面層的混凝土水灰比達到了0.48，混凝土的強度值對水灰比的變化十分敏感，水和水泥的計量偏差將直接影響到混凝土的強度。
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．坍落度過大。一期面層混凝土采用海上攪拌船泵送砼，坍落度達到了120±20mm，坍落度大，流動性好，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，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，水泥中含有過多游離的氧化鈣或氧化鎂，當水泥硬化后這些成分才開始慢慢水化，產(chǎn)生體積膨脹而產(chǎn)生裂縫。
2．骨料級配不良。骨料級配不良或含泥量多，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．混凝土攪拌時間。混凝土攪拌時間過短，則攪拌不均勻，造成面層強度相差過大，硬化時間和收縮量不同，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；攪拌時間過長，則容易導(dǎo)致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。[Page]
4．丙綸纖維過長。丙綸纖維過長不利于攪拌均勻，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．面層分倉大，澆筑間隔時間短。一期碼頭面層橫向兩軌間分4塊，縱向未分塊，分倉澆筑間隔時間無明確規(guī)定?；炷恋臏囟葢?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；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強度。
3．抹面不當。對于大面積混凝土，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫；若澆搗后過分抹干壓光則會使混凝土的細骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，易導(dǎo)致混凝土表面龜裂。
4．切縫時間和深度把握不準。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，及時進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。但切縫時間控制很關(guān)鍵，切縫太早，粗骨料會從砂漿中跳脫，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，混凝土就會開裂。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)護措施不到位?；炷恋酿B(yǎng)護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要，因此在混凝土澆筑完，收漿后即開始覆蓋灑水養(yǎng)護，同時要保證養(yǎng)護的時間。
（五）環(huán)境原因
1．洋山為典型的海區(qū)施工，缺少水源，且常年風(fēng)速大，這對混凝土早期硬化階段影響很大。大風(fēng)會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應(yīng)措施。[Page]
?。ㄒ唬┰O(shè)計方面
1．針對一期碼頭面層混凝土等級高，二期面層混凝土由c40改為c35纖維混凝土，不摻粉煤灰，并對此標號混凝土進行了試澆，試澆結(jié)果符合要求后再進行大面積的澆筑。
2．對于一期面層部分位置構(gòu)造鋼筋配置過少，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。
?。ǘ┡浜媳仍O(shè)計原因
1．針對一期碼頭混凝土坍落度過大，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，二期面層加強了砼及原材料的控制。水泥出廠后放置7天，細骨料細度模數(shù)大于2.6，粗骨料粒徑選用5～40mm，混凝土拌制時間規(guī)定不得少于70s，混凝土拌合物的出料溫度不超過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，長度38mm，改為單方混凝土加0.9kg，長度縮小為12mm。
3．為加強混凝土出站質(zhì)量，我們派駐專職試驗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。一期碼頭面層分倉大，澆筑間隔時間短，二期面層單個結(jié)構(gòu)段橫向兩軌間由一期4塊改為6塊，縱向增加3個分塊，分倉澆筑間隔時間明確規(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，澆筑后嚴格控制抹面時間，采用一次磨漿，一次機械壓光，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．切縫施工如不加強控制，極易引發(fā)裂縫，一期面層切縫時間無明確規(guī)定，二期面層對切縫這一環(huán)節(jié)加強了控制，切縫時間遵循“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)護工作對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，時間規(guī)定為14天，二期面層養(yǎng)護改為采用土工布與塑料薄膜相結(jié)合，養(yǎng)護時間延長為21天。
（五）環(huán)境原因
1．一期面層養(yǎng)護用水由運輸船供應(yīng)，現(xiàn)場設(shè)4只6t養(yǎng)護專用水桶，對于大面積面層施工，淡水不能持續(xù)供應(yīng)必會影響面層砼的養(yǎng)護。為解決水源缺乏對混凝土持續(xù)保濕養(yǎng)護帶來的影響，專門設(shè)置了8個10t的專用養(yǎng)護桶，并在1400米碼頭范圍內(nèi)布設(shè)通長輸水管線，即使碰到大風(fēng)天氣淡水運輸船不能及時供水，也能保證現(xiàn)場養(yǎng)護用水持續(xù)6天以上。
2．對于天氣對面層混凝土的影響，我們加強了施工前信息的收集，盡量避免在中午高溫時段澆筑，雨天不施工，盡量避開大風(fēng)天氣。[Page]
三、結(jié)語
經(jīng)過上述多個方面的改進，洋山二期水工碼頭面層從2005年7月開始至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，如何在下個工程中解決這些裂縫仍然需要更進一步的持續(xù)探討和改進。
參考文獻
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作者：唐科培
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