郵輪碼頭胸墻面層混凝土裂縫預防施工技術

李成淵

摘 要：文章以北海郵輪碼頭現澆胸墻施工為研究背景，探討了產生裂縫的原因，并從結構設計的角度優化了碼頭胸墻施工技術，有效地避免了混凝土面層出現裂縫，經實踐證明，該技術的施工效果是相當有保障的。

關鍵詞：碼頭胸墻面層 混凝土裂縫 塑性收縮裂縫

混凝土裂縫是混凝土工程中出現最為頻繁的一種現象。一般說來，在相關規定允許的范圍內，混凝土裂縫不會對建筑質量產生較大的影響。但在郵輪碼頭的胸腔施工中若出現混凝土裂縫不僅會影響碼頭的使用性能，還會銹蝕鋼筋，影響碼頭的安全系數。鑒于此，文章研究郵輪碼頭胸墻面層混凝土裂縫施工是相當有必要的。

1.工程概況

本工程所提及的現澆胸墻共有兩部分，永久護岸1號是第一部分的現澆胸墻，這一部分一共有44段混凝土方，其規格均為C40，總體體積為16904m3。旗下共設有3種型號的胸墻類型，分別是YXQ1、YXQ2和YXQ3。每段的長度可達到8.53m，接縫處的寬度值可達到25mm。“L”型是其主要的形式，胸墻頂部的標準高度可達到7m，底部的標準高度可達到2.7m。在沉箱倉格中的嵌入量可達到0.3m，其中底板的標準高度可達到4.8m，標準寬度可達到5.75m，整個墻身的高度可達到2m。每一段胸墻之上都有一個梯形的護輪坎。主體現澆胸墻是第二部分的現澆胸墻。

2.裂縫成因分析

2.1干縮裂縫

一般說來，產生干縮裂縫的時間都集中在混凝土養護或者澆筑完成之后7d左右。究其原因還是由于混凝土內部的水分逐漸蒸發的過程中會散發出硅酸鈣膠體，產生很多細小的微小的裂縫。這些空隙很容易在干燥的情況下伴隨著水分的蒸發，不斷地受到擠壓，從而使其體積不斷變小。一般情況下這種裂縫的表面多為平行線或呈網狀分布，其縫隙的寬度最低值可達到0.05mm，最高可達到0.2mm。

2.2塑性收縮裂縫

這種收縮裂縫一般出現在混凝土凝固之前，由于表面失水較多，造成混凝土收縮加劇，尤其是在氣溫較高或多風的天氣更易出現，其形狀呈現為雞爪形。這主要是由于混凝土在最終凝固之前產生的強度相對較小，很容易受到外界因素，比如高溫或大風天氣的影響，使其表面失過多，促使其毛細管中產生的負壓較大，從而造成混凝土收縮加劇，而其本身的強度無法抵抗這種收縮帶來的壓力造成表面產生裂縫。

2.3沉降裂縫

這種裂縫的產生原因有以下兩種，一種是在施工現場，地基結構不穩定，松散的土質不能承受逐漸增大的工程主體，導致沉降量產生了不均勻的變化。另外一種是因為模板沒有足夠的剛度，隨著工程的推進造成其間隔的距離的加大，促使工程出現了裂縫。沉降裂縫并沒有固定的位置，混凝土結構的上下層都會產生，但都有一個共性即為貫穿性的裂縫。或與底面成90°的夾角，或成30～45°的夾角，其具體的裂縫寬度則與沉降數值成正比。

2.4溫度裂縫

一般情況下，溫度裂縫通常會出現在大體積混凝土中。由于其內部與面層的溫差較大，裂縫出現的幾率就大。混凝土在逐漸凝固的過程中，水泥熱化散發出的熱量會使內部結構溫度升高，再加上混凝土本身的體積較大，從而使其內部散熱效率較低，在同樣時間內，表層散熱的效率遠遠高出內部散熱。溫差較大使混凝土的熱脹冷縮變化較為明顯。拉應力是混凝土內部的變化拉動表層混凝土時產生的壓力。在施工中，若這種拉應力超出了混凝土本身強度所能承受的范圍，則會產生溫度裂縫。通常情況下這種溫度裂縫并沒有規律可循，大部分都是縱橫交錯的。其裂縫的寬度最大值一般為0.5mm。

溫度裂縫一般會在施工期間出現的頻率要大一些，在混凝土澆筑完成之后60～90d內持續擴大從而產生了裂縫。一般情況下，冬季施工產生的溫度裂縫有著很大的寬度，反觀夏季則較窄。其變化的規律多為上部裂縫較寬，下部裂縫較窄。有也會出現完全與之相反的情況。如果在施工中裂縫產生的地方鋼筋較多，則也可能會出現中間寬兩端窄。在工程上，這種裂縫一般被稱為梭形裂縫。

2.5化學反應引起的裂縫

堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的由于化學反應引起的裂縫，混凝土拌和后會產生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。由于施工當中混凝土保護層未達要求，保護層受侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物的介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，其銹蝕物氯氧化鐵體積比原來增長約2～4倍，從而對混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面，因而結構承載力下降，導致結構破壞。

3.預防施工技術

3.1結構設計方面

在胸墻結構設計方面，第一層施工需根據水位的變化來確定鋼筋的用量，第二、三層施工需符合相關的指標規定，因而上述三層所選用的水膠比最大值取值為0.5，使用的混凝土規格為C30。構造筋的選擇與使用直接關系到整個工程的建設質量。選用的鋼筋需大小適宜，最好將混凝土的保護厚度控制在4cm以上，且原則上該厚度需在構造筋直徑的2.5倍以上。為盡可能的減少面層出現裂縫的幾率，布置鋼筋時宜選用小直徑的鋼筋，而且鋼筋之間的間隔距離要稍小一些。鑒于上述原因，本工程所選用的縱向鋼筋變成了ф20mm，間隔的距離定在15cm。橫向鋼筋的型號定為ф12mm，間隔的距離為10cm，鋼筋的保護層厚度為5cm。如圖1所示，為了加強對表層混凝土的約束作用，減少其干縮引起的裂縫，本工程還增加了抗裂的鋼筋網，其橫向鋼筋的規格為ф6mm@50，縱向的鋼筋規格為ф6mm@80。

為了進一步減小鋼筋對混凝土結構產生的影響，可以將鋼筋保護層的厚度變薄，也可以縮短鋼筋之間的間隔距離。本工程就采用了上述兩種方式。面層使用的鋼筋為構造筋，因而可以使用上述方法來優化鋼筋的布設。除了原本的結構縫，本工程中還預留出了使用后澆帶工藝施工的臨時性伸縮縫。在面層的中間部位根據結構分出結構縫，并用橡膠板填好縫隙，在縱向大約3m的距離處鋸開深3cm、寬3～5mm的槽口。

3.2施工工藝方面

澆筑胸墻混凝土時要遵循分層分段原則，以跳倉的方式進行。胸墻的第四層就是面層。在施工中為了減少面層受到第三層的約束力，需將兩層之間的澆筑時間間隔時間縮小。另外，在澆筑的工程中，還要在控制入模溫度的基礎之上，采取一定的保溫措施。可在前兩層的澆筑外層上鋪設土工布或塑料布來達到保溫的效果。為控制混凝土面層裂縫的數量，需額外增加6次抹面，并使用薄膜和土工布進行養護，期間要確保面層濕潤，最少需養護14d。

3.3混凝土材料方面

為了測算碼頭施工中混凝土應力的變化情況，一般會選用CCC或ANSYS軟件來達成目標。施工人員根據這一測算結果會對混凝土的配比做出適當的調整。本工程中，最終決定使用0.45作為最優化的混凝土水膠比。每立方米的混凝土使用的膠凝材料重達360 kg。這一配比不僅穩固了混凝土的性能，還使水熱化升溫變慢。

4.結語

綜上所述，在郵輪碼頭混凝土表層施工中很容易產生裂縫，這與多種原因是分不開的，比如施工的結構設計、施工工藝等。因而，為了提升碼頭的修建質量，需要在施工中尤為注意裂縫的控制度，同時關注其結構設計對裂縫產生的影響，根據其具體情況，采取必要的措施防止裂縫的產生，從而提升碼頭的施工效果。

參考文獻：

[1]楊志文.廈門某碼頭胸墻面層混凝土裂縫預防及控制措施[J].工程建設與設計，2018（20）：189-190.

[2]陳汨梨，楊彥豪，遲永利.胸墻裂縫開展機制及控制措施[J].水運工程，2018（05）：97-104.