港口工程施工中大体积混凝土裂缝的防治建议

【摘要】大体积混凝土施工中出现最具危害性的病害是裂缝，特别对于港口工程，大体积混凝土结构十分普遍，出现裂缝的几率高于普通混凝土工程，造成的危害也更为直接和巨大，为了确保港口工程的安全，要强化对混凝土项目，以有效的技术运用来确保裂缝的防范和治理。本研究从影响混凝土结构的温度、材料和环境等因素分析出发，确定了港口混凝土裂缝的成因，提供了针对上述因素，强化技术应用防治港口裂缝的措施与方法。

【关键词】港口工程;大体积混凝土;裂缝;建议

一、前言

港口工程的加速建设是临海城市化发展和经济进步的必然，随着港口工程的重要价值被社会的全面认可，港口工程的数量、种类正在增加，高性能、多结构的港口成为当前临海城市交通建设的主体。在超高度、大跨度、高强度的港口中，存在大体积混凝土构件的设计，如果对温度、材料、收缩等因素控制不良很容易在港口工程混凝土结构的薄弱部位和重要位置产生裂缝，不但影响港口工程建设目标的达成，更会影响港口安全与功能的实现，造成对城市化建设的制约，影响社会交通和安全的发展，应该从港口的施工特点出发，对混凝土裂缝产生的机理和原因进行分析与确定，做到对港口工程施工过程的控制，采用预防重于治理的策略，展开对大体积混凝土裂缝全面、彻底和有效地防治，在提升混凝土技术准确性和全面性的前提下，建立控制混凝土裂缝的措施和方法，进而做到对港口各类通病和病害的有效防治。

二、产生港口工程混凝土裂缝的原因

1、混凝土材料的影响

水泥中石灰与硅化物在水化过程中会释放热量，大体积混凝土港口工程的水泥用量巨大，单位体积的热量一般超过20000KJ，这使得混凝土内部产生高热积累，温度可以高于70℃，进而形成从外到内的温度阶梯，使结构的内部和表面产生拉力效应，如果超出混凝土抗拉性能和强度，就会在混凝土表面和深层产生裂缝。

2、混凝土干缩效应的影响

混凝土在自然成型和凝固的同时会因失水产生干缩变形，如果在干缩中伴随温度收缩和塑性收缩，这会引发混凝土自发性变形的加剧，在混凝土的内外结构出现拉应力，使得混凝土结构产生开裂趋势，当干缩超出一定范围时会形成裂缝。

3、环境温度的影响

环境的干湿程度、温度高低不但会影响到混凝土的性能，也会影响到裂缝的程度和概率，当环境出现大风、干燥等天气时，没有对混凝土进行保湿处理，形成混凝土表面的迅速失水，进而形成裂缝;当环境温度出现过高的情况下，混凝土内部热量存在散发上的障碍，使内部温度迅速积累和上升，加剧温度应力的提高，引发混凝土的开裂。

4、混凝土的坍落度过大引起的裂缝

在港口工程中，常常浇注码头构件主要用的是泵送混凝土。泵送混凝土的大坍落度是产生裂缝较多的重要原因之一。由于浇注成型后，拌合物中的粗骨料在白重作用下缓慢下沉（特别在施工过程中采用振动迫浆的情况下），水和浆体上升，当粗骨料在下沉过程中受到钢筋等阻挡使钢筋上部混凝土产生拉应力，由这种沉降收缩产生的拉应力大于混凝土的初始抗拉应力时，混凝土就产生裂缝。另外，由于外加剂、水在混凝土中不断迁移，在浆体中形成一系列复杂的凹面，形成毛细孔压力。随着水分迁移，固体颗粒逐渐靠近，毛细孔也随之逐渐变细及毛细孔压力的增大，从而加快混凝土内部水份向外迁移。因外界的温度、风速及干燥程度等因素影响，外部很快变硬面内部还未硬化。这样表面和内部未硬化的混凝土之问就存在一硬化梯度层，从而制约内部变形。内部混凝土变形也拉动了硬化层的变形，由于未硬化的混凝土变形快，当达到一定程度，表层硬壳就被拉裂，这就是通常所说的塑性收缩，当然还有碳化收缩、温度收缩、白收缩（干缩）等。

三、港口工程混凝土裂缝的控制方法和措施

1、规范混凝土材料

对港口的大体积混凝土部位设计中应该选择低热型水泥，通过选择铁铝酸四钙为主要材料的水泥来降低水化热的产生。同时，要使用矿渣和火山灰类型的水泥，以此来控制混凝土固化时的温度，进而做到对混凝土内外温度的有效控制，预防裂缝的产生。

2、规范外加剂使用

选择具有膨胀作用的外加剂，使混凝土结构产生规定的膨胀，既能做到对混凝土密实度的保障，同时又能抵消混凝土结构内部的拉应力。此外，要添加适量的减水剂，通过减缓凝聚的过程来保障混凝土和易性，提升坍落度，在控制水灰比的前提卜，减少单位混凝土结构水化热的积累。

3、规范混凝土骨料使用

骨料的使用控制应该集中在骨料质量、粒径大小、机械强度等方面，以此来控制混凝土内部的孔隙率，进而做到对水化热的有效释放，降低混凝土干缩的系数，实现对混凝土裂缝产生和发展的调控。

4、温差控制

我们知道温差裂缝主要就是因为人体积混凝土在水化凝结过程中释放人量热能，散热过程中就会产生温差效应，则会导致因温差引起的混凝土表面干裂。一般我们常说的温差分为两个层面。一种是混凝土内部与自然温度温差，一种是混凝土内部与表面温差。所以在施工中控制温差就成了在施工中要重点考虑的因素。本工程将温差控制在30℃能够保证质量。本混凝土原材料中石子约占45%-50%，水量较小，但是比热较人。那么就必须严格控制石子和水的温度。首先，避免砂、石在阳光下暴晒，在集料斗处用冰水冲石子降温。搅拌用水控制在10℃以下。其次，避免泵车停靠在阳光直射下，并用麻布对运输车筒体和水平输送管进行包裹，并经常浇水降温。

5、保温控制

在混凝土浇筑到一定标高后，要及时的有专人负责用塑料薄膜覆盖，外加3层草袋进行保温控制。这种养护措施可以有效的减少水分蒸发和保温控制，用以减小温差。而在泌水结束过程后也要不断的进行多次搓压。这种措施可以较好的控制而层起粉和塑性收缩。最

后一次搓压时可以采用、掀开、搓压、覆盖相互配合同时进行。此工程混凝土的搅拌温度在搅拌温度和入模温度分别控制在25℃～35℃以下，可以保证质量。

6、大体积混凝土裂缝的检查与处理

对于港口工程混凝土裂缝，应以施工预防为主，要在精心设计、精细施工的基础上，及时检查混凝土结构，确定裂缝的危害，做好裂缝的处理与防护。大体积混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝，可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋，在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在裂缝上铺设1～2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度大于0.5mm时，对于裂缝宽度小于0.5mm时应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧一糠醛丙酮系等浆材。

结束语

港口的混凝土工程，特别是大体系混凝土项目是产生裂缝的重要环节，要站在保障港口工程建设，加速城市化发展的高度去重新看待港口建设的混凝土工程。当前，港口工程建设的各个环节中要展开对混凝土裂缝成因的研究，确定裂缝产生的内外原因和影响因素，探索从设计、施工等环节，以材料、温度、养护等重点方面控制裂缝的措施，避免裂缝对大体积混凝土的影响，提高港口的建设质量与技术性能。

参考文献

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