港口工程中混凝土裂縫控制研究

■駱俊超

(泉州港口服務有限公司，泉州 362000)

港口工程中混凝土裂縫控制研究

■駱俊超

(泉州港口服務有限公司，泉州 362000)

混凝土材料已經被廣泛應用在各類工程中，對于港口工程來說，混凝土結構質量對于整個工程的質量顯得尤為重要。本文在對港口工程混凝土裂縫特點分析基礎上，指出了港口工程混凝土裂縫的成因，并探討了港口工程中混凝土裂縫的預防措施。

港口工程 混凝土 裂縫控制

1 前言

現階段，混凝土材料在各類工程施工過程中得以廣泛應用，混凝土材料的質量在很大程度上決定整個工程的質量。而因為混凝土材料自身所擁有的一些特性，導致混凝土結構極易出現裂縫問題，嚴重危害到整個工程的質量。尤其是對于港口工程施工來說，由于會涉及到大體積混凝土的施工，更易導致混凝土結構出現裂縫問題。因為大體積混凝土體積相對較大，在水泥水化過程中產生的熱量不能及時散失，導致混凝土結構溫度變形受到約束，而產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土的抗裂能力時便引起混凝土的裂縫。由于港口工程存在于海水環境中，一旦混凝土裂縫出現，將會嚴重影響到整個結構的抗滲性能以及耐久性能，易導致安全隱患的出現，嚴重威脅到工程使用的安全性。

以泉州港秀涂作業區16#泊位工程為例，該工程為20000GT滾裝泊位一個。泊位總長319m，其中靠船平臺長255m，接岸設施岸段長64m，滾裝泊位采用突堤式布置，碼頭平臺采用重力式沉箱結構，每段胸墻的混凝土體積達到465.62m3。結構圖如圖1所示。

本工程每段胸墻長度約13m，胸墻混凝土強度等級為C35，胸墻內僅配較少的構造筋。由于胸墻高度較大，為了更好控制混凝土質量，每段胸墻采用分層澆筑。在澆筑胸墻混凝土后，每段胸墻都在頂面出現2～4條裂縫(圖2)，而且隨著時間的推移，裂縫還有繼續發展的趨勢，從而給工程質量控制帶來了不少麻煩。

2 港口工程混凝土裂縫的特點

2.1 與混凝土本身具有的韌性有關

圖1 胸墻結構圖

圖2 胸墻裂縫

因為混凝土材料發生一定的形變，就可能導致裂縫的產生。當混凝土出現形變時，由于形變受到一定的約束，便產生特定應力，大于混凝土結構所擁有的臨界強度，則會出現裂縫。當混凝土結構產生裂縫以后，混凝土結構的形變便能夠得到滿足，形變形成的應力同時也將得到松弛。這種情況下裂縫的出現主要是因為混凝土韌性較差而引起的，要是混凝土具備相對優良的韌性，可以滿足較大形變的需求，那么混凝土材料便會擁有優良的抗裂性能。因此，通過優化混凝土的韌性，能夠很好控制混凝土裂縫的出現。

2.2 混凝土裂縫產生具有時間性

港口工程中，由于涉及大體積混凝土的施工，從混凝土結構發生形變開始，到形成一定的應力，到產生裂縫，最后到裂縫逐漸的擴張，這一過程不是在某一時刻就能夠完成的，整個過程需要一定的時間段。因此，將裂縫問題消除在初期狀態，可以最大限度避免混凝土裂縫的發展。

3 港口工程混凝土結構裂縫的種類

3.1 塑性收縮裂縫

因為港口工程施工中，所涉及的混凝土結構較大，為了避免混凝土在早期快速凝結，產生過多的熱量，導致裂縫的出現，一般會在混凝土材料中加入一定量的緩凝劑和石塊等。但是，在混凝土沒有完全固化前，混凝土處在塑性的狀態。要是此時未能做好養護工作，便極易導致表層混凝土水分快速散失，使得混凝土產生裂縫。這種類型的裂縫一般呈現不規則形狀，而且易出現于氣候相對干燥、環境溫度高的時期。

3.2 溫度裂縫

因為混凝土結構的內部以及外部存在相對大溫差，使得混凝土結構收縮出現不均勻，導致出現內應力。若是產生的內應力大于混凝土抗拉強度，混凝土結構便會出現裂縫。混凝土結構在施工階段以及施工完成以后，水泥會產生水化反應，這一過程將釋放非常多的熱量，使得混凝土結構內部溫度有所增加。當水泥不斷水化時，混凝土結構內部的溫度將會出現一個峰值，之后便逐漸降低。混凝土結構表層，散熱條件較好，熱量散失迅速，而混凝土結構內部散熱條件較差，熱量散失較慢，因此，導致一定的溫差出現。由于溫差的存在，使得混凝土內部以及外部的收縮變形不一致，便會產生內應力，當內應力值超過了混凝土抗拉強度，則會出現裂縫。溫度裂縫通常情況下深度深，而且易形成上下或者左右貫穿的形式，對于港口工程中混凝土結構的整體性以及耐久性影響較大。

4 港口工程中混凝土裂縫產生的原因

4.1 材料方面的原因

主要是所使用的水泥種類變化，同樣易導致出現裂縫問題。因為不同種類的水泥，所產生的干縮變形也不同，例如，礦渣水泥的干縮變形要比硅酸鹽水泥干縮變形大，要是施工過程中未注意使用水泥的種類，沒有采取相應的預防措施，也易導致混凝土裂縫的出現。

4.2 施工方面的原因

(1)由于港口工程混凝土結構的體積較大，進行混凝土施工時，極易出現振搗不均勻的問題，產生漏振或者過振問題。此時，混凝土結構密實度將會表現出不一致的現象，混凝土結構不同部位收縮存在較大的差異，易誘發混凝土裂縫出現。

(2)因為港口工程中混凝土結構體積較大，在混凝土結構施工過程中所需的施工時間相對長，在兩層之間以及接茬位置處等易出現處理不當的問題，導致這些位置處產生裂縫。

(3)混凝土施工作業完成后，應當及時的進行二次收面作業，要是收面過遲，表面水分蒸發過多，也易導致混凝土裂縫出現。

5 港口工程中混凝土裂縫的控制措施

5.1 設計方面控制措施

在進行港口工程混凝土結構設計過程中，設計人員應當處理好“抗”與“放”的關系。所謂“抗”是指處于特定約束作用下的混凝土構件，所擁有的形變空間有限，要想防止混凝土結構出現裂縫問題，而采取的相應技術措施。例如，在泉州港秀涂作業區16#泊位工程中，對于胸墻結構來說，在分段澆筑胸墻混凝土時，上層混凝土要等到下層混凝土終凝后方可進行二次澆筑，以便下層混凝土對上層混凝土產生一定的約束力。

所謂“放”是指當構件處在一個沒有約束環境中，或者是構件形變空間足夠的情況下，制定有效措施避免裂縫的出現。進行混凝土結構設計時，要防止因為混凝土結構斷面發生突變，這樣能夠有效避免應力集中問題的出現。進行混凝土結構設計時，應當通過對補償機制的應用，防止由于混凝土形變而導致裂縫的產生，達到混凝土結構抗裂的目標。例如，在本工程中，每段胸墻之間都設置了變形縫，并應用瀝青木板或瀝青砂板等彈性材料填充，以便結構伸縮釋放應力。

5.2 施工方面控制措施

(1)港口工程混凝土結構施工過程中，要根據各個結構的設計要求，而采用適宜的材料，選擇合適的混凝土等級，確保混凝土材料中骨料含泥量不超過標準要求，保證骨料的級配良好且合理。另外，還要摻入一定的混合料以及外加劑，減少混凝土前期水化放熱，控制混凝土溫裂縫以及干縮裂縫的出現。

(2)混凝土結構澆筑過程中，要確保混凝土材料的和易性滿足施工要求，不能出現離析或者泌水問題，盡可能地減少混凝土用水量，有效控制混凝土干縮形變，最大限度地預防混凝土結構裂縫的出現。 (3)混凝土結構澆筑完成以后，應當加強保溫以及保濕工作，因為在港口工程混凝土結構施工中，很多結構的表面積較大，水分散失非常快，因此，做好混凝土養護工作是預防裂縫問題的關鍵措施。也可以采用覆蓋塑料薄膜或者定時灑水的方法，或者通過涂刷養護劑的方法，對混凝土結構進行有效的養護處理，避免裂縫的出現。

6 結語

在港口工程混凝土結構施工過程中，要想完全的避免裂縫出現是不可能的。我們唯有通過對混凝土結構裂縫產生的原因進行深入分析，找到較好的預防方法，盡可能減少裂縫的產生，將裂縫的危害降至最低，以保障港口工程的施工質量。

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[2]楊鳳棋.港口施工中大體積混凝土裂縫的成因及防治措施探析[J].四川水泥，2017(05)：229，260.

[3]葛濤.微探港口碼頭施工中的砼裂縫產生原因及防治[J].江西建材，2017(10)：68，75.