碼頭大體積混凝土裂縫控制技術(shù)探討

黃光玉

（玖龍環(huán)球（中國）投資集團有限公司，廣東 東莞523000）

1 引言

工程施工當(dāng)中，從混凝土結(jié)構(gòu)實物的體積出發(fā)可以對混凝土進(jìn)行針對性分類，其中幾何尺寸≥1m 的混凝土結(jié)構(gòu)，被稱為大體積混凝土。在碼頭施工建設(shè)中，大體積混凝土屬于十分關(guān)鍵的建設(shè)材料，大體積混凝土的質(zhì)量對于碼頭施工整體質(zhì)量會產(chǎn)生顯著影響。因此，針對性地分析影響大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險因素，并針對性地制定和實施裂縫控制技術(shù)，對于工程建設(shè)是十分重要的。

2 大體積混凝土裂縫形成的常規(guī)原因分析

通常來說，引發(fā)大體積混凝土裂縫的原因是較為多樣的，包含人員、材料、環(huán)境等多方面因素，但本質(zhì)上來說可以總結(jié)為2 種原因：（1）是水泥水化熱引發(fā)化學(xué)變化導(dǎo)致混凝土變形；（2）是溫度導(dǎo)致混凝土內(nèi)的收縮變形[1]?？偨Y(jié)分析實際施工情況發(fā)現(xiàn)，大體積混凝土的內(nèi)部膠凝材料具有很高的溫度敏感性，并且還會被水化作用所影響，很容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)溫差。當(dāng)內(nèi)外溫差達(dá)到一定水平后，在收縮作用的影響下，出現(xiàn)混凝土裂縫的風(fēng)險顯著增加，碼頭工程建設(shè)質(zhì)量和安全受到嚴(yán)重影響。水泥水化熱屬于混凝土早期溫度應(yīng)力的來源，而溫度應(yīng)力是碼頭大體積混凝土裂縫形成的主要因素。因此，對于大體積混凝土裂縫的控制，應(yīng)當(dāng)從溫度、變形及綜合應(yīng)力現(xiàn)場控制3方面出發(fā)[2]。

3 碼頭大體積混凝土裂縫控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 工程概況

A 工程屬于成品油保稅庫項目配套碼頭工程，工程建設(shè)1個10 萬噸級的成品油泊位、2 個5 萬噸級的成品油泊位，以及1 個1 萬噸級的成品油泊位，同時建設(shè)相應(yīng)的碼頭配套設(shè)施。

3.2 工程初始狀況及目標(biāo)分析

A 工程首批現(xiàn)澆立墻12 件，混凝土終凝后3 日內(nèi)，部分現(xiàn)澆立墻構(gòu)件的側(cè)面出現(xiàn)裂縫。 混凝土裂縫的走向是豎向，每件立墻的裂縫數(shù)是1～2 道，均屬于豎向的非貫穿性裂縫，裂縫長度為50～100cm，共有12 條裂縫。 在進(jìn)行7d 的觀察后發(fā)現(xiàn)，豎向裂縫的寬度約為0.25mm， 個別較大的裂縫寬度為0.35mm，裂縫長度基本上與立墻高度一致，約為1.1m。

針對工程實際情況， 設(shè)定的目標(biāo)是降低混凝土表面產(chǎn)生裂縫的概率，同時縮減裂縫的長度與寬度。 具體的目標(biāo)值是將0.2～0.5mm 寬度范圍的溫度裂縫數(shù)量，控制在90%以內(nèi)。

3.3 人員、材料、施工及環(huán)境因素分析

1）人員因素。 施工人員是工程直接參與、操作人員，對于混凝土裂縫的形成和防控具有顯著影響。 當(dāng)現(xiàn)場施工人員的經(jīng)驗不足、相關(guān)操作不夠熟練時，出現(xiàn)混凝土裂縫的風(fēng)險隨之增加。 同時，施工人員是否具備較高的質(zhì)量意識，也會影響工程中混凝土裂縫的形成。 通過現(xiàn)場調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，A 工程中的混凝土澆筑施工人員工作經(jīng)驗不足， 有半數(shù)的施工人員屬于生手，并不具備大體積混凝土施工的操作經(jīng)驗，對于相應(yīng)的操作要領(lǐng)并未掌握，需要進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，且施工人員的質(zhì)量意識明顯不足。

2）材料因素。材料因素主要是從骨料含泥量、澆筑溫度和終凝后溫差幾個方面進(jìn)行分析。通過查閱相關(guān)規(guī)范并對工程中使用的骨料檢測報告進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，A 工程的骨料含泥量較高。相關(guān)規(guī)定的細(xì)骨料含泥量≤3.00%，該工程中的用砂含泥量是2.40%，盡管低于規(guī)范要求值，但屬于較高偏高水平；砂泥塊含量和碎石含泥量分別是0.50%和0.90%，均低于規(guī)范最大值1.00%，但也屬于偏高水平；碎石泥塊的含量0.20%，低于規(guī)范要求的0.50%?；炷潦┕げ牧蠈τ诖篌w積裂縫的形成，具有顯著影響，A 工程中的骨料含泥量盡管低于規(guī)范要求，但均處于偏高水平，對于裂縫的形成會產(chǎn)生一定的影響。在混凝土澆筑溫度方面，規(guī)范規(guī)程的混凝土澆筑溫度要求是≤30℃，現(xiàn)場驗證發(fā)現(xiàn)，由于受到白天強烈日照的影響，混凝土罐車表面溫度達(dá)到40℃以上，明顯需要針對性的降溫措施。終凝后溫差方面，現(xiàn)場驗證發(fā)現(xiàn)，拆模之后的頂部和側(cè)部溫度為63℃，內(nèi)部溫度將會更高。

3）施工因素。此方面因素主要包含振搗間距、拆模時間以及養(yǎng)護(hù)時間和措施。現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，部分施工人員操作不規(guī)范，使得振搗間距約達(dá)600mm，明顯超過JTS 202—2011《水運工程混凝土施工規(guī)范》規(guī)定的最大值450mm；拆模操作選擇的時機是終凝后第二日，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過早暴露，表面溫度迅速下降；養(yǎng)護(hù)方面，實際混凝土養(yǎng)護(hù)時間僅有7d，低于規(guī)范要求的14d，明顯不足，而采取的養(yǎng)護(hù)措施主要是側(cè)面土工布覆蓋和頂面灑水，沒有進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)。

4）環(huán)境因素。A 工程所在地屬于熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣溫始終較高，且蒸發(fā)量較大，降雨持續(xù)時間較短；工程建設(shè)中的上部獨立墩結(jié)構(gòu)使得灑水養(yǎng)護(hù)的難度較大，對混凝土養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生影響，最終影響大體積裂縫的防控。

4 碼頭大體積混凝土裂縫控制方案

裂縫控制方案包括以下幾方面：

1）技術(shù)交底?；谌藛T因素對碼頭大體積混凝土裂縫的影響，要進(jìn)行施工技術(shù)交底，主要包括施工中振搗操作要點、振搗棒有效半徑、振搗深度和間距等。同時，施工單位要組織新進(jìn)人員進(jìn)行教育培訓(xùn)，由經(jīng)驗豐富的施工人員進(jìn)行針對性的技術(shù)指導(dǎo)。

2）砂石料含泥量控制。施工中，在監(jiān)理單位人員的見證下，進(jìn)行取樣送檢，保證檢測合格才能夠使用材料施工，對于施工現(xiàn)場的混凝土拌和站當(dāng)中，砂含泥量應(yīng)當(dāng)維持在1.30%～1.60%的范圍內(nèi)，碎石含泥量則應(yīng)處于0.50%～0.60%的范圍，以此實現(xiàn)基本控制目標(biāo)。

3）適當(dāng)延長拆模時間。在終凝第二日拆模，會導(dǎo)致混凝土表面溫度迅速下降，內(nèi)部溫度無法及時降低，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，形成溫度裂縫。因此，施工中要將拆模時間延長到5d。在此操作之后進(jìn)行拆模，能夠發(fā)現(xiàn)混凝土表明平整，未出現(xiàn)裂紋，混凝土表面溫度和空氣溫度基本相同。

4）合理設(shè)置冷卻水管。PVC 管布設(shè)時，其水平間距是1～2m，與模板邊緣的距離是1m，縱向布設(shè)1 層，高度是分層澆筑厚度一半處。澆筑上層混凝土之前再次布設(shè)冷卻水管。

5）選取低氣溫環(huán)境進(jìn)行澆筑。A 工程所在地的氣候溫差大，夜間氣溫較低，錯開白天高溫時段在夜間進(jìn)行澆筑，能夠使原材料保持較低的溫度，加之對罐車表明灑水冷卻，能夠避免混凝土的入模溫度過高，與常溫基本相同。在混凝土終凝后利用埋管進(jìn)行通水養(yǎng)護(hù)，保證內(nèi)部溫度技術(shù)有效下降。

6）強化養(yǎng)護(hù)與管理。除土工布覆蓋和頂面灑水等養(yǎng)護(hù)措施外，還要進(jìn)行針對性的蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水至少2cm，一直到5d 后拆模。拆模后，使用土工布覆蓋頂部和側(cè)面，并灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)周期定位2 周，在此階段始終保證土工布濕潤。

5 結(jié)語

從具體原因出發(fā)進(jìn)行碼頭大體積混凝土裂縫控制，能夠取得顯著的效果，大體積混凝土裂縫數(shù)量明顯減少，節(jié)省了修補施工的時間和費用，有助于碼頭工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的提升。