船塢墻身大體積混凝土裂縫控制分析

◎ 李輝 上海振華重工（集團）股份有限公司

1.現(xiàn)狀調(diào)查

本項目塢墻底板底標(biāo)高-13.0m，厚度1.0m～1.5m，墻身高10.6m～14.0m，厚度0.6m，塢墻長共計1085.95m，分段間設(shè)置30mm寬的變形縫，縫間設(shè)止水帶。經(jīng)過對項目干船塢塢尾5段墻體裂縫的位置、長度、寬度、深度、數(shù)量情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，共得到質(zhì)量信息94點，其中裂縫寬度超過0.3mm的有10條。

2.大體積混凝土裂縫成因分析

根據(jù)施工圖紙、混凝土配合比和現(xiàn)場實際的施工情況的綜合分析，造成干船塢墻體出現(xiàn)裂縫的影響因素較多，通過“人、機、料、法、環(huán)”等幾個方面進(jìn)行歸類，得出一系列干船塢墻體裂縫產(chǎn)生的主要因素。

2.1 混凝土配合比不當(dāng)

在原混凝土配合比中，水泥用量大，具有較大可調(diào)空間，混凝土澆筑過程中，因水泥量大而產(chǎn)生大量水化熱，引起混凝土溫度高，溫差大，是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。

2.2 鋼筋保護(hù)層較大

翻閱及分析圖紙發(fā)現(xiàn)干船塢塢墻墻體厚度為60 cm，保護(hù)層厚度為10cm，屬于較大保護(hù)層的薄壁結(jié)構(gòu)，薄壁結(jié)構(gòu)大體積混凝土鋼筋保護(hù)層過大使混凝土表面受到鋼筋方向約束力不足，外部的10cm素混凝土位置易產(chǎn)生裂縫。

表1 干船塢塢尾裂縫統(tǒng)計表

2.3 養(yǎng)護(hù)措施不到位

由于墻身結(jié)構(gòu)混凝土為立面結(jié)構(gòu)，常規(guī)覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)難以使土工布有效貼合在墻體表面起到養(yǎng)護(hù)效果，且需要持續(xù)保持土工布保持濕潤狀態(tài)，而已補充表層水的不斷蒸發(fā)，水資源利用率很低，多余的流淌水影響現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，養(yǎng)護(hù)工作較難落實到位。

2.4 冬季施工外部溫度低

溫度控制標(biāo)準(zhǔn)包括澆筑溫度、內(nèi)表溫差、內(nèi)部最高溫度和降溫速率四個指標(biāo)。對于夏季澆筑溫度不高于30℃，冬季不低于5℃。內(nèi)表溫差應(yīng)控制在5℃以內(nèi)。混凝土內(nèi)部溫度不應(yīng)高于70℃。降溫速率不大于2℃/d。由于冬季施工外界溫度低，混凝土澆筑溫度低，內(nèi)表溫差大，內(nèi)部溫度較高同時降溫速率過快使得混凝土極易產(chǎn)生裂縫。因塢墻墻身較高且面積較大通過鋪設(shè)保溫膜和棉被覆蓋保溫的方式經(jīng)常出現(xiàn)破損和大風(fēng)吹落的現(xiàn)象，難以達(dá)到較好的保溫效果。

2.5 其他

除以上四個主要因素外，在施工過程中還發(fā)現(xiàn)混凝土振搗方式不正確，分段澆筑部位結(jié)合處處理不善，泵車、混凝土運輸車數(shù)量少，模板拆除時間過早等問題，對混凝土裂縫的產(chǎn)生有一定的影響。

3.大體積混凝土防裂措施

3.1 優(yōu)化配合比

通過實驗室對干船塢墻身混凝土配合比的調(diào)整和優(yōu)化，在原配合比（PB-001）基礎(chǔ)上將混凝土中的水泥用量控制在470kg/m3以內(nèi)，并嘗試加入硅粉，優(yōu)化得出墻身混凝土的三種新配合比（PB-002、PB-003、PB-004），經(jīng)過實驗比選，新配合比PB-004中加入硅粉，不僅減少了水泥的用量，降低了水泥的水化熱，同時降低了混凝土內(nèi)部溫度，還提高了墻身混凝土的強度，將28d強度由原來的57.6MPa增長到65.6MPa。

表2 原配合比清單（kg/m3）

3.2 增加保護(hù)層約束力

（1）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，裂縫出現(xiàn)的方向大多為豎向裂縫，在不改變10cm鋼筋保護(hù)層厚度的情況下，項目部與設(shè)計溝通，調(diào)整橫筋與豎筋的綁扎位置：將原圖紙中豎筋在外側(cè)、橫筋在內(nèi)側(cè)，變更為橫筋在外側(cè)，豎筋在內(nèi)側(cè)，以此增加混凝土保護(hù)層橫向約束力。

（2）根據(jù)以往經(jīng)驗分析，在不改變鋼筋保護(hù)層厚度的情況下，在保護(hù)層中增加了鋼筋防裂網(wǎng)片，增加保護(hù)層混凝土的約束力，以此減少船塢墻身裂縫出現(xiàn)。

3.3 調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)方式

混凝土養(yǎng)護(hù)原理：混凝土終凝后，在一段時間內(nèi)，水化反應(yīng)仍在繼續(xù)，若此時混凝土內(nèi)部水份缺失，水化反應(yīng)即會停止，從而會造成混凝土強度不再增長，同時也因為水份的缺失而引起表面干縮裂縫的產(chǎn)生，因此，為保證混凝土內(nèi)有足夠的水份，以滿足繼續(xù)水化的條件，必須對剛硬化的混凝土及時進(jìn)行“養(yǎng)護(hù)”。也就是說“養(yǎng)護(hù)”的目的是阻止已硬化混凝土內(nèi)部的水份蒸發(fā)而流失，并非一定需要灑水養(yǎng)護(hù)。通過現(xiàn)場實際調(diào)查及對混凝土養(yǎng)護(hù)的分析，將混凝土養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整如下：

（1）增加帶模養(yǎng)護(hù)時間，在塢墻澆筑過程中，頂部澆筑標(biāo)高低于模板2cm，混凝土凝固后，塢墻墻身頂部灑水可進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)。

（2）將土工布灑水養(yǎng)護(hù)改進(jìn)為人工涂刷養(yǎng)護(hù)液，通過養(yǎng)護(hù)液在混凝土表面形成薄膜對塢墻墻身混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（3）考慮船塢塢墻為有側(cè)向外露的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，豎向側(cè)面先采用覆貼塑料膜的方法保濕養(yǎng)護(hù)。在墻身模板拆除的過程中，外伸混凝土側(cè)面的模板螺栓暫時不拆除，并使用其戳破塑料薄膜，令塑料薄膜被固定，在塑料膜外側(cè)復(fù)貼3～5cm厚的泡沫板，同樣也被外伸螺栓固定，而后在泡沫板的外側(cè)可再包裹一層彩條布等防護(hù)層以保護(hù)不被意外受損，采用上述保濕保溫措施后，即使內(nèi)部溫度很高（曾有中心溫度達(dá)近80℃的工程經(jīng)歷），與大氣溫差較大的情況下，混凝土構(gòu)件均未出現(xiàn)意外，同樣在保濕保溫的過程中，不必也不允許對保溫材料進(jìn)行灑水，即使?jié)矠⒔?jīng)過加溫的熱水，也會因周邊氣溫及濕度的影響，蒸發(fā)并帶走混凝土表面的熱量，使得其表面溫度驟降產(chǎn)生破壞性的后果。

3.4 加強冬季施工保溫措施

支設(shè)模板后，根據(jù)模板的尺寸留出作業(yè)空間，在模板外搭設(shè)保溫棚，并做好通風(fēng)設(shè)施，根據(jù)保溫棚內(nèi)的實時溫度調(diào)整熱風(fēng)機數(shù)量，保障保溫棚環(huán)境溫度以此提高澆筑溫度，減少內(nèi)表溫差和減緩降溫速率，減少混凝土裂縫出現(xiàn)的數(shù)量。

3.5 優(yōu)化現(xiàn)場管理

（1）經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)部分混凝土工缺少對混凝土振搗的操作經(jīng)驗，項目部規(guī)范技術(shù)交底工作，組織工人間施工交流活動，強化混凝土工對其施工工藝和質(zhì)量的控制。

（2）澆筑墻身混凝土前，對底板拼接處的混凝土進(jìn)行鑿毛、清理，有效增強新舊混凝土粘合力。

（3）增加泵車和混凝土運輸車的數(shù)量，加快混凝土澆筑速度，減少混凝土分層澆筑的時間間隔。

（4）延長模板拆除時間，使得混凝土強度到達(dá)38.9MPa后進(jìn)行拆除，有效減少裂縫出現(xiàn)的數(shù)量。

4.結(jié)束語

大體積混凝土出現(xiàn)裂縫問題非常普遍，需要在項目施工前做好提前籌劃，針對施工過程中遇到的問題，具體問題具體分析采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理。經(jīng)過本工程裂縫控制的分析，有針對性的采取了對應(yīng)措施，并對抗裂措施實施前后塢墻墻身裂縫數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計和對比，裂縫數(shù)量的得到有效控制，大大降低了干船塢塢墻結(jié)構(gòu)混凝土裂縫出現(xiàn)數(shù)量。