探究港口與航道工程大體積混凝土施工中的裂縫問題及控制

張焱 廣東正方圓工程咨詢有限公司

多種因素均可能導致港口與航道工程大體積混凝土施工出現裂縫問題，如施工工藝、施工材料、養護處理、地基處理、具體設計。為盡可能控制大體積混凝土施工裂縫，針對性的裂縫控制策略選用必須得到重視。

1.港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫問題分析

1.1 設計問題

設計問題往往與港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫的出現聯系緊密，如工程設計不合格，一類結構裂縫現象很容易因此出現。如港口與航道工程的設計質量不合格，大體積混凝土結構很容易出現應力失衡問題，裂縫問題在應力沖突現象下的出現幾率將大幅提升。

1.2 施工問題

港口與航道工程大體積混凝土施工環節很容易出現問題，這類問題可細分為施工工藝、施工材料、施工環境三類。振搗作業工序誤差屬于典型的施工工藝問題，水泥強度等級不合格屬于典型的施工材料問題，環境溫度過高屬于典型的施工環境問題，這類問題所引發的施工裂縫同樣不容忽視。

1.3 養護及其他問題

養護環節直接影響港口與航道工程大體積混凝土施工質量，如出現養護不當、拆除模板過早等情況，養護措施的不當很容易導致裂縫產生。此外，地基處理不當、選用技術落后等問題同樣可能引發施工裂縫，這些也需要得到施工單位的重視。

2.港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制策略

結合上文總結的港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫問題，本節針對性提出了施工裂縫控制策略，包括設計控制策略、施工控制策略、養護及其他控制策略，具體策略內容如下。

2.1 設計控制策略

為有效控制港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫，設計控制策略的合理選用極為關鍵，具體可從結構設計與溫控設計入手。在工程的結構設計中，需結合大體積混凝土的使用環境、預期壽命、結構特點進行設計，以此合理設計混凝土強度等級、構造措施、結構形式。為避免結構突變，降低基礎約束和應力集中，應采用簡單的結構形式，并合理設置變形縫。基于溫度應力和溫度場計算，可準確發現結構薄弱部位，這類部位可通過加設鋼筋網片等構造鋼筋、增加小間距與小直徑構配鋼筋的方式進行加固，以此提升抗裂性能。合理設置閉合塊、暗梁、提高配筋率，并考慮保溫和養護要求，結構設計即可更好服務于施工裂縫控制；溫控設計需圍繞原材料的合理選擇、配合比優化展開，這一設計需關注大體積混凝土的抗裂性能提升和絕熱溫升控制，在保證其工作性能前提下，具體設計需盡可能降低單位用水量。具體設計應基于低水膠比、低坍落度、低砂率、高性能引氣劑、高效減水劑、礦物摻合料展開，以此降低水泥用量及水化熱。設計需結合開裂敏感性試驗，并通過有限元分析法或試驗法明確大體積混凝土的內部最高溫度、澆筑溫度、出機口溫度、溫度應力，以此合理選用摻混凝性減水劑、埋設測溫元件、埋設冷卻水管等措施，即可更好控制施工裂縫。設計需保證施工階段混凝土澆筑溫度控制在5～30℃區間，內部最高溫度需控制在70℃內，內表溫差需控制在25℃內，大體積混凝土的降溫速率需控制在2℃/d內。

2.2 施工控制策略

施工控制需從三方面入手，即材料質量控制、施工溫度控制、混凝土澆筑控制。材料質量控制需以嚴格的檢查和驗收入手，禁止使用不合格材料，配合比設計需結合規范要求并開展試配試驗。施工不得使用早強水泥，需選用中低熱水泥，并防止膠凝材料過細情況出現。港口與航道工程大體積混凝土施工不得選用Ⅲ級粉煤灰，不宜單摻硅粉，而是需選用粒徑較大的粗骨料，其堿活性和含泥量也需要得到嚴格控制，配合級配穩定的中粗砂、糖類以外的緩凝型減水劑，以及規定范圍內的收縮率、減水率、坍落度、水灰比控制，即可為后續施工的高質量開展奠定基礎；施工溫度控制需重點關注出機口溫度與混凝土內部最高溫度，如在夏季夜間施工，出機口溫度控制可采用低溫水、冰水攪拌方式，冬季施工則可以選擇加熱水、料場遮蓋措施，配合減少轉運次數、縮短運距、縮短暴露時間等具體措施，即可更好服務于施工。混凝土內部最高溫度控制可采用緩凝劑、分層施工、埋設冷卻水管等措施。對于少筋或無筋的大體積混凝土，一般施工需要埋設塊石，但不得將塊石埋設于受拉區，也不得超過混凝土總體積的25%，具體施工前還應保證塊石保持干凈和濕潤。值得注意的是，施工過程還應關注澆筑溫度、冷卻水溫度、環境溫度、內部溫度等參數的監測，以此作為溫度控制依據，必要時還需要監測混凝土應變，避免施工裂縫出現。

混凝土澆筑控制需嚴格遵循行業規劃與工程設計，保證攪拌均勻、攪拌時間充足，以此避免混凝土在同一構件中性質不同，收縮不均勻開裂可由此避免。對于不適合設施工縫的大體積混凝土結構，澆筑長度的控制應采用設置閉合塊和跳倉澆筑方法，施工縫預留位置應嚴格遵循審批合格的方案，不得出現隨意設置施工縫的情況出現。澆筑過程的分層攤鋪厚度確定需結合入模和振搗條件，避免集中傾倒沖擊鋼筋骨架或模板的情況出現，混凝土初凝前必須完成振搗，并保證施工過程不會出現冷縫。在混凝土澆筑施工前，需對模板松動、變形、跑漿、跑模等情況進行嚴格檢查，配合二次振搗工藝，大體積混凝土的密實度可由此提高，強度改善、抗裂性提升、表面微裂縫減少也能夠由此實現。具體施工還應采用二次抹面工藝，避免混凝土干縮失水，否則早期塑性裂縫將因此出現。

2.3 養護及其他控制策略

在完成混凝土澆筑后，施工單位應避免在大體積混凝土上過早堆積物料、進行施工的情況出現，并鑿毛清洗施工接茬處，必要時還需要設置鋼絲網防止收縮裂縫產生。在具體的保溫養護環節，需合理選用溫控技術措施，為降低大體積混凝土自約束應力，塊體的內外溫差必須得到嚴格控制，混凝土應具有適當的抗風條件和濕度。在混凝土表面溫度控制過程中，一般應選擇噴霧、灑水、蓄水的養護措施，需結合結構物體積、水泥品種、氣溫確定養護時間。如環境與大體積混凝土表面溫度差在15℃以上，應推遲拆模。在冬季等低溫季節，應選擇氣溫較高時段拆模并合理選用保溫措施，如日平均氣溫在5℃以下，不得采用灑水養護措施；除養護控制外，地基處理與新技術選用同樣直接影響大體積混凝土施工裂縫的預防，因此必須重點關注軟土地基等特殊地基的處理，以此合理選用地基處理技術。BIM5D等新型技術在大體積混凝土施工裂縫控制中所能夠發揮的作用也不容忽視，通過針對性的施工模擬，很多施工問題即可在施工前暴露，配合針對性處理措施，港口與航道工程大體積混凝土施工質量即可進一步提升。

3.結論

綜上所述，港口與航道工程大體積混凝土施工需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的設計控制策略、施工控制策略、養護及其他控制策略等內容，則總結了港口與航道工程大體積混凝土施工要點。為更好控制施工裂縫，干縮裂縫、塑性收縮裂縫等具體混凝土裂縫的預防和處理同樣需要得到重視。