港口與航道工程混凝土配合比設計和施工分析

肖敏

（中國鐵建港航局集團有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

水泥的特性也直接影響著港口建設和航道建設的品質，因為受建筑所處自然環境的影響，水泥必須具備比較強的抗氧化性、耐久、抗沖擊性等性能，才可以增長建筑的壽命。所以想要提高水泥的特性，就必須對其配比做出嚴謹的工程設計，同時做好施工技術管理，以盡可能的保證水泥的特性。因為水泥中各種原料的品質及其相應的配比都需要通過實驗室測試而確定，而且對整個程序都需要嚴密把握，同時還要嚴格遵照國際規范準則的規定進行檢查，才可以保證為港口建設和航道建設的品質奠定了牢固的基石[1]。

1 港口與航道工程混凝土配合比設計和施工的意義

港口水運工程是構建區域綜合交通網絡體系的重要措施和途徑，對提高我國對外開放水平、振興區域經濟具有重要意義。充分利用內河（海、湖等）航運占地少、投資規模小、運量大、貨運節儉、能耗低的特點；挖掘交通優勢和潛力，滿足現代經濟對交通網絡多樣性的要求；它在促進商品貿易和物流交流方面發揮著不可或缺的作用[2]。在現代交通網絡建設中，港航工程建設是一個至關重要的節點。加快港口或航道所在地區的貿易往來是一項基礎工程。對區域經濟發展和民生建設具有巨大的正能量。在港航工程建設過程中，混凝土是工程建設的主角，混凝土配合比的設計與施工是港航工程建設的關鍵技術節點、重點和難點。科學確定混凝土配合比設計對保證港航建設工程質量具有十分重要的意義和作用。因此，必須予以高度重視[3]。

2 港口與航道工程混凝土配合比設計和施工的基本原則

港口航道工程的合理性是保證其基礎發揮作用的關鍵。影響混凝土安定性的因素有很多：①水泥強度等級、水灰比、骨料類型和級配，以及石料的種類、顆粒級配和施工的內部和外部條件。②水泥的和易性、耐久性和經濟性。因此，混凝土配合比的設計必須在保證質量的前提下，以節約原材料和成本為原則。其中，節約水泥用量是節約混凝土工程建設的關鍵，也是混凝土配合比設計的主要目標。其主要途徑是：首先，摻入混凝土外加劑和減水劑不僅可以提高混凝土的工作性，而且可以節約水泥。例如，粉煤灰被用來代替一些水泥；其次，加強混凝土攪拌等工序的技術管理，提高混凝土的均勻性；最后，根據砂石品種和質量，科學地確定砂率和骨料級配，可以在保證混凝土優良質量的前提下達到節約水泥用量的目的[4]。

3 混凝土配合比設計前的準備工作

在實施混凝土配合比工程設計之前，必須做好前期準備管理工作，以確保混凝土配合比工程設計的順利完成。對于有關的工程設計圖樣和對混凝土構件在結構要求上進行全方位的了解，確定混凝土澆筑中對混凝土強度和耐久的要求等，對結構件的截面要點設計工作以及混凝土鋼筋的配置施工等都要加以詳盡周到的了解，確定水泥澆筑中所需要水泥的種類和主要材料石子的粒度等，還要對有關工程材料進行全方位的了解，看是否具有特定的構造性能和特點，并以來決定了粗骨料的顆粒尺寸以及混凝土品種在工程應用上的選用。

4 混凝土配合比設計的材料選擇

4.1 水膠比的選用

低水膠比是對于高性能的混凝土材料在實際使用過程中比較典型的特征之一。不管水泥材料的設計強度怎么樣，對于較高性能的混凝土材料在水性膠比上都必須要低于0.40，以便提高水泥材料本身的耐久性和工程施工的密實度與強度。但實際已證明，相對地比較低的水性膠比也應小于或等于0.40。即使是由于水膠比發生變化及其微小的變化，也可以使水泥在強度上產生很大變化，但是對于能夠實現較高性能的水泥在限制質量之時，就需要對其在使用過程中的水膠比變化加以嚴格控制，如果水膠比變化要低于0.40，則其自身強度就會因為水膠比的減小而逐步增強，因為未水化水泥的粒度往往是一個相對堅強細微的集料。待水膠比能夠確定下來之后，接著需要再使用礦物的細摻料對強度加以調整。

4.2 減水劑的摻用量限制

為進一步提高高性能水泥的耐久率和抗拉強度，應當在其配制流程中選用較少的水量和水膠比。高效減水劑的應用可以很好的使最大流動性得到實現，同時，這也是中國現階段惟一可以實現這一目標的技術措施。而最高效的減水劑所決定的影響，主要是靠摻量時水泥的塌落量。減水劑的設計用水量越大，其水泥材料的混凝土坍落量也就會更大。而至于最普通的高效減水劑，其自身都會有自身最佳的摻量，因此減水劑如果大于設計劑量，將必然會影響水泥的實際使用效果，從而影響項目建設的經濟效益。

5 港口工程中混凝土配合比工作設計

施工中決定水泥配比工作質量的原因大致有二個方面，一個是關于水泥建筑材料的選用，而另外則是水泥調配工作時的各種具體配比。

（1）水泥的灰和水泥之間的配比作為確保施工中水泥配合比工作的灰水配比準則，有關人員必須按照其施工需要的水泥強度和混凝土耐久性條件，來描繪建筑混凝土灰水泥配比圖。在圖紙中，需要反映出其與建筑混凝土灰水配比的偏差限制，然后再按照相應規定進行灰水配比試驗，以便得到較為完整的建筑混凝土灰水配比。

（2）水量的選用，施工中混凝土使用量必須按照其坍落度和沙石材料選用的實際狀況來確定，比如：當水泥坍落度為30～50cm時，所選用的沙石材料，其最大粒度為80cm，而實際使用量則必須在160cm；當探路量約為50～70cm時，當砂石的最大粒度在80cm以上作用時，那用水量就需要在170kg以下。

6 具體的控制和調整

（1）材料選取和所用的沙、石料，一旦人們可以合理的利用并掌握用量，就能夠防止問題出現。部分工程項目建筑在具體的生產過程中，通常只有加入細砂、礫石，但是它們在用的時候很輕易就超出了我們所需要的劑量，或者只有在用量較小的時候，才可以限制用量，而最終由于控制質量的誤差，攪拌后產生的水泥品質很不好，所以，我們就需要確定建筑材料的劑量，并通過計算機的精確測量，對建筑材料的劑量加以控制。

（2）由于配比的調節，需要對砂石的材料用量選擇及其含水率做出精確的數字記載，在實際生產中，我們需要先按照計算結果公式，測算出我們所要求材料的實際重量，然后再進行綜合試驗，但是如果有部分工人不能夠嚴謹的按照規定作業，則就不可以進行準確的質量調查。具體措施，先調查沙、石和混凝土的平均含水量，然后再進行精確計量，接著進行標準的配比調整，以確定細砂、水泥混凝土的標準劑量，在這之后，如果我們選擇了在混凝土施工的前三天，我們就要注意澆筑混凝土與清洗的工作不要同時進行[5]。

（3）在港口工程和航道施工過程中混凝土結構裂紋形成的原因，有很大部分都是由于環境溫度的因素，對大體積混凝土澆筑施工，混凝土結構收到了環境溫度的負面影響，這一般是因為利用熱工水力所釋放的熱能時面臨著相應的阻礙，如當混凝土強度和集熱環境溫度不同時，將對環境水和混凝土結構熱進行相應措施。砂漿的內部收縮裂紋產生，當混凝土澆筑混凝土施工進行后，砂漿內會吸入大量的水分，使混凝土熱水化造成了砂漿內部結構收縮。而砂漿的大抗拉強度，是砂漿裂紋產生的關鍵。尤其是在大體積混凝土澆筑施工中，砂漿的體積含量和總比較大。其他混凝土工程裂紋形成的因素，除以上二種最重要的內部因素以外，還是因為荷載等外部原因或對化學反應引起的，而所有這些原因都可能造成混凝土工程發生裂紋。

（4）在水泥成型、負載超過，或水泥堿-集料間的某些化學反應正在進行時，對在混凝土結構變化中的建筑結構，港口和航道工程中水泥施工已經實現了縫隙限制，而在水運施工中的大體面積水泥質量施工，則需要對與水泥之間形成縫隙的各種因素，根據管理的實際狀況，采取合理的科學和可行的調控方法，以降低混泥在建時的最大的開裂的概率。水泥在施工物料的選型配置中必須選用適當的建筑材料，在施工前，如何選用適當的粉煤灰材料，就需要按施工方法掌握水灰比、水泥/混凝土比，并采用正確的計量方法對港口和航道施工中大體積的水灰比加以控制，并發展混凝土原材料水泥在施工過程，可以盡量減少水分的利用，以避免水泥內部溫度差異和水分加熱。同時水泥的品種也會影響水泥品質，對港口和航道施工水泥配合比設計和施工都有著很重要的影響。

（5）經過合理的擴張后，在硬化流程中的擴張后才可以形成鋼筋和鋼模，由于鋼筋混凝土擴張與應力強度大小成正反比，所以如果鋼筋混凝土陷入了擴張區，它的應力強度大小將會增大，它可通過補償的應力強度而增大。經測算，為了避免影響混凝土結構澆筑，可以嚴格控制混凝土的澆筑環境溫度對混凝土構成溫度控制，在生產中，由于水泥縱貫澆筑的全過程。為了正確合理調節混凝土結構高溫和水泥之間的熱結合比，建筑師要調節混凝土結構高溫，常常使用水或冰塊予以降溫，以保持混凝土結構的高溫而不可以使混凝土構成高溫產生變化。在大體面積混凝土澆筑時，必須考慮時間，秋冬季的上午或下午的時候是最合適的時間。在混凝土澆筑時，使混凝土上下氣溫盡量避免變化過大[6]。

7 在港口及航道工程混凝土澆筑過程中的注意事項

7.1 控制水泥產品質量

港口和航道等建筑的工程質量直接關系著中國水運事業的蓬勃發展，所以在采用水泥施工時，就必須要按照嚴格遵照規程要求的規范作業。由于水泥是建筑工程中最主要的施工建筑材料，所以水泥的特性也直接關系著建筑施工產品質量，而由于水泥的配制比例比在設計階段時就已明確，所以在施工的過程中必須配合設計方案進行，并且不得任意改變鋼筋等施工技術，同時強化對施工過程產品質量的監管為了保證水泥性能的穩定性，在水泥的分配、運送、施工、水泥、施工及其維護等幾個環節上都必須嚴把質量關，以保證水泥建筑的工程質量。

7.2 鋼筋層

鋼筋和混凝土一直都是各項工程施工所采用的主要建筑材料，僅有混凝土無法進行施工，只能和鋼筋搭配使用，才可以最大限度地發揮二者的功效。鋼筋具有抗拉伸性和韌性，所以在應付工程設施的應力時可以發揮重要的作用。混凝土的配合比是按照設計階段規定的，而對于鋼筋而言，需要在質量上給予嚴格的把關。鋼筋的選型非常重要，型號和規格一定要符合設計標準的要求，確保鋼筋的質量。在施工的過程中，一定要注意鋼筋與混凝土的配比，保證鋼筋施工的精準度，確保工程的施工質量。

7.3 預制的混凝土

由于港口及航道建筑的建造要求較為特別，部分建筑必須在水面建造，但是在水面進行混凝土的配合比設計存在相當的困難，在地點以及時間上會收到相當的影響，但是可以在陸地上進行水泥預制，然后把預制好的混凝土運到水面澆筑，這不但能夠提高混凝土的配合比特性，還可以極大的提升建筑效果。

7.4 防水涂料

因為港口和航道施工中的部分構件是位于水底的，而混凝土構件長時間遭受海水的沖刷會大大降低自身特性和使用壽命，所以需要進行混凝土構件防護工作。通常會在水泥構件上涂刷防水卷材，達到隔離防護的效果。但是防水卷材的品質十分關鍵，一定要使用高質量的涂料，確保涂料的保護性能。

8 結語

港口和航道工程建設在中國經濟發展的過程中起到了很大的作用，其又是中國水運事業的主要樞紐，導致了港口和航運工程的建筑品質尤為重要。雖然混凝土是工程施工中的主要建筑材料，但因為建筑工程所處地理環境的特點，部分構件必須長時間處在水下工作，使得混凝土構件會受到各種應力和腐蝕的危害，因此大大降低了使用性能。所以必須提高水泥的性能，先做好水泥配合比設計與施工工作，并進行嚴格的測試之后，制訂出最佳的水泥配合比。從水泥配合比的設計與施工都要實行全程監理，以保證中國港口和重要航運工程的建造質量，為中國水運事業的蓬勃發展打下了牢固的基石。