港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制研究

曹廷廷

（安徽省路港工程有限責任公司，安徽合肥230000）

1 環氧樹脂在混凝土裂縫補強膠中的應用

隨著時間的推移，現有施工設施的很大一部分都已實現轉型升級，這主要是為滿足更多新型應用需求。港口、碼頭、大壩、水庫等混凝土建筑物長期暴露在煙霧中，受到水蒸氣的侵蝕會影響到使用壽命(見圖1）。工作人員可以通過加固修復來恢復設施的完整性，以確保設施結構的正常使用。然而，此類加固修復通常需要在潮濕條件下或水下作業，這大大增加了作業難度。同時，對于加固材料的正確選擇也帶來很大的考驗，普通水泥灌漿往往無法滿足需要。

圖1 處在水霧中的港口、碼頭、水壩

近年來，化學灌漿被用于修復混凝土結構的裂縫。化學灌漿法主要是將具有加固黏結作用的化學劑注入建（構）筑物構件裂縫中，以達到修補加固效果的特殊工藝。化學灌漿局部修補可明顯縮短工期，降低成本。環氧樹脂膠黏劑可以滿足多種工藝需要，是目前應用廣泛的一種化學灌漿材料，達到混凝土裂縫修補的效果。

根據縫隙的延展情況，用常壓或高壓灌漿將裂縫注入，從而達到黏結、加固、抗滲等修補的效果。環氧樹脂制品主要用于混凝土加固，具有良好的黏結強度、流平性和力學性能。混凝土制備過程中的偏差收縮問題，是導致港口混凝土開裂的主要因素，在試驗之前，可以對周圍礫巖進行三個周期的試驗和取樣，試圖調整結構比、強度、礫巖標準和膨脹率、干燥速率和預期阻力。

施工公司應負責驗證水泥公司是否確定了百分比，水泥控制站是否進行了精確測量。除了在規定的相同條件下開展保存試驗、標準栽培試驗、防水試驗外，在相同條件下，采用土壤還原法補償可疑樣品和微膨脹，能觀察和試驗擴展效應，并驗證其性能的擴展速率。這兩種類型的試驗結構分別用于驗證港口鋼筋混凝土是否在“定性”和“定量”方面實現有效擴展[1]。比如，應針對港口混凝土樣品進行膨脹試驗，使得擴建部分符合設計要求，識別效果主要為：膠結必須滿足技術要求，港口外壁的垂直相關性是對分布相關性的認可，同一截面的接縫表面通常控制在50%甚至100%，接縫合并時人為產生裂縫的風險會加大。針對這種情況，可以專門成立工作組來研究監管施工階段，加強對原材料和成品的保護。

混凝土原材料可以從直徑為16cm 的網狀鋼筋骨架中獲得，鋼筋的彎曲降低骨架對膨脹和干應力的抵抗力。切割、加工、生產和調試應嚴格按照設計和施工規則進行，通過支柱的位置校正梁、板和墻的縱向牽引線設置，一旦港口或者航道建設完工，自控測試的要求可能形成垂直整合。保護層的間距、鋪設距離、錨固長度和控制應符合要求，在進行三次檢查確保無誤后，應在進行試驗之前檢查每部分的零件，考慮施工設備是否存在焊縫未對齊或者未連接現象。

同時，必須提供海底管道的鉆孔和鋪設，并禁止任何后續更換、開孔和切割裂縫。在港口施工前，與港口混凝土的二次黏結，能夠防止頻繁振動和過度振動造成的損失。鑒于溫度變化，現場二次黏結時間選擇應該在混凝土離開現場后的2h 內，以防止混凝土表面形成裂縫，達到提高混凝土密度和外觀的目的，有效避免混凝土裂縫等缺陷。如果不加入化學修復，裂縫就會逐漸擴大，進而影響混凝土的外觀和耐久性，因此要及時采用環氧樹脂進行裂縫修補。

各施工公司要依托強大的研發實力，開發出一系列具有自主知識產權的全新防水防護產品，包括滲透結晶防水材料、回彈加固永久凝固液和無機硅防水劑等產品，為港口建設提供改善混凝土表面質量和工程防水的有效工具。這些產品可實現施工方便，自修復效果顯著，除封堵外，還可有效減少碳化過程，提高鋼筋保護，提高混凝土耐久性，既能達到防水、抗滲、提高混凝土強度、防止碳化的目的，又能保證混凝土的耐酸性和透氣性。這些黏合劑可直接噴涂在潮濕的混凝土表面，對于施工技術要求很低，應在混凝土結構完工后噴涂（不能用作添加劑），新的混凝土結構應在初凝完成后進行噴涂，對已建成的混凝土結構的噴涂時間沒有具體要求。只要滿足施工環境，均可按標準施工方法進行噴涂，這也是由于結晶反應速度和滲透深度的必要條件，因此在固化期間可間歇噴霧2～3次以促進結晶生成。可根據標準，在混凝土表面噴灑滲透性結晶材料的一周后，取樣進行掃描，觀察混凝土中的結晶成分。

2 根據產生裂縫的主要原因解決施工問題

港航工程大體積混凝土產生裂縫的主要原因是由溫度引起的溫差，頻繁的溫度變化會導致混凝土出現更多裂縫，因此應盡量將材料保持在恒溫環境中。

混凝土澆筑完成后，會有大量的化學物質和一些稀有物質留存內部。隨著內部溫度的持續升高，如果混凝土內外實際溫差高于合理值，則會因外部荷載產生拉應力，一旦超過其規定值，就會出現明顯的開裂現象。當混凝土出現較多的材料類裂縫時，本來混凝土內部應該保持一定的水分，但可能因為外部活動而減少其內部的含水量，這會導致混凝土在短時間內產生較大的性能變化，也不能忽視沉重的外部負荷的影響，還有一種產生裂縫的情況是混凝土內部外部的性能差異太大，一旦外部環境發生變化，就會使混凝土內部的含水量差異擴大，進而出現裂縫[2]（見圖2）。

圖2 混凝土裂縫

3 充分考慮人為因素的細節影響

在港口建設工程開工之前要檢查開槽機和充填機，當加熱溫度達到170～180℃時，可以使用比原施工面高3mm 的壓力噴嘴，并噴灑少量玄武巖漿。在填塞施工面密封膠后，海港可在路面密封膠完全冷卻并清除路面上的礦渣后開啟壓力噴射。一般冷卻時間約為15min，具體開啟時間根據溫度靈活確定。施工面密封膠與路面結構之間的混凝土裂縫按其危害性可分為兩種，一種是不嚴重裂縫，另一種是嚴重裂縫。不嚴重裂縫主要受溫度變化、塑性收縮影響，現在海港施工中大部分裂縫均為不嚴重裂縫。

嚴重裂縫在產生荷載作用后，直接對混凝土結構產生裂縫，或由于混凝土強度不足而拆除模具上的荷載，或由于荷載超過結構的極限而產生嚴重后果，嚴重裂縫僅占混凝土裂縫的一小部分。此類裂縫屬于較嚴重的質量問題，對結構安全的影響較大，因此必須做好修補工作。

修補措施主要是，當裂縫寬度小于0.2mm 時，可以在不影響裂縫的承載力的前提下進行壓縫處理；當裂縫大于0.5mm 時，可以使用水泥砂漿修補嚴重裂縫，除灌漿方法外，必要時還可采用結構加固方法，以此防止和控制裂縫的再生和擴散。加固結構的方法有很多，粘貼碳纖維也是一種常用的方法[3]。

比如，在海港建設工程開始時，負責該項目的小組應該對該地區已完工和運行的混凝土海港結構的建筑質量進行研究，根據企業和項目部以往的施工經驗、現有的施工標準、技術標準，全面分析裂縫形成的原因并確定最終因素。通過對最終因素的詳盡分析，得出導致港口區域出現嚴重裂縫的若干因素。

鋼筋混凝土結構已進行詳盡的分析，應在施工中積極實施。除此之外，也要關注到人為因素方面的影響。比如，工程建筑人員的質量意識較差，在港口建設之前和建設期間，質量教育活動開展不到位，監管單位的參與度不夠，這就需要公司集體組織提供技術援助，提高施工人員的質量意識和能力。也可以通過建立以港口區塊劃分為基礎的激勵機制，每建一個區塊，就意味著完成每一組的質量評估，通過取消單方面追求進度的傳統理念，隨著時間的推移解決大部分質量缺陷。

施工場地應留有空間放置工藝原型、工藝說明和操作說明的相關標準，包括專業型材、混凝土、安裝防水等示例，這些將作為后續大型施工的示范模型，并將作為實際操作的指南。可以適當增加質量培訓和技術課程，確定建筑各部分的技術特征，創建示范區，描述各施工過程的流程和操作指南，達到質量意識提高、培訓質量顯著提高的預期效果。在對涂層膜進行保濕養護后，可以對涂層膜進行絕緣和密封，避免因溫度和收縮應力引起的建筑底盤和天花板的裂縫，同時限制墻壁裂縫的形成。在礫石澆筑完成后24h 內，工作人員應控制橫向拆除時間，減少水分的蒸發損失，保護海港建筑成品結構，減少人為因素造成的損害。同時也應確保出現裂縫的柱子在拆除后及時維持內部的濕潤、水密性，確保24h 連續液壓儲存，在剪力墻的兩側、頂部和底部都有連續的水管系統，避免因為水分的突然蒸發產生的裂縫。

4 結語

結果表明，對于港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫的養護措施十分有效。目前各港區塊體的水泥強度大部分均已達到設計要求，出現裂縫的區域逐漸減少，這些控制研究有助于提高港口建筑結構的質量，加強對鋼筋混凝土結構缺陷的預防，也是日后安全使用的保障。