浅述码头胸墙面层混凝土结构表面裂缝的防治措施

摘要：本文对码头胸墙面层混凝土裂缝的特征、成因、危害以及如何控制和补救作出了论述，有一定施工参考价值。

关键词：胸墙；混凝土；裂缝；防治

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

海港工程码头胸墙面层混凝土结构设计、施工工艺成熟，但其外观质量受多方面影响。裂缝是对胸墙面层混凝土结构危害最大因素，因此裂缝的防治是其质量控制的最重要的一个环节。

1. 裂缝的外在特征

1）横向裂缝。垂直于码头前沿线方向的横向裂缝，多发生在胸墙段的 1/2 部位或 1/3 部位。有时出现 1 道，有时出现 2～3 道，这也是存在最多、最普遍的裂缝。

2）水平向裂缝。平行于码头前沿线的纵向裂缝，此裂缝存在较少。

3）斜向裂缝。多发生在胸墙顶部系船块体周围、管沟、轨道槽四角处。

4）表面干裂和龟裂。在胸墙顶面出现的形状不规则、宽度不大、深度较浅的网状裂缝或龟纹状裂纹。

2. 对产生裂缝成因的分析

对于出现的上述裂缝，从混凝土配合比、混凝土振捣、顶层压面、养护、 现场施工条件等多方面因素加以分析，找出上述裂缝的产生原因。

2.1 垂直于码头前沿线方向的横向裂缝

该裂缝多集中于胸墙中心即靠近系船柱处，其开裂的主要原因是：

新混凝土浇注后，由于分段长度过大，同时，胸墙上设有系船块体和各类工艺管沟，断面比较复杂，在新、老混凝土接茬处，新混凝土受到老混凝土的约束，引起拉伸应力过大。约束产生的应力，在胸墙的 L/2 处为最大，同时又因为在该位置有系船柱而使截面面积减小，产生应力集中，所以绝大多数纵向裂缝产生于 L/2 附近处。

2.2 平行于码头前沿线的纵向裂缝

混凝土硬化初期尚处于一定的塑性状态时，混凝土骨料在自身重力作用下将会发生下沉。振捣不密实的混凝土在硬化的初期将产生一定沉缩。当这种沉降受到模板或钢筋的约束时，将导致混凝土产生塑性变形裂缝。这种裂缝一般沿钢筋走向呈断续状分布。

2.3 斜向裂缝

胸墙上设有系船柱和各种工艺管沟，这些系船柱和管沟四角处容易产生应力集中，导致在系船柱块体周围和管沟四角处出现斜向裂缝。

2.4 表面干裂和龟裂产生的不规则裂缝

1）胸墙顶面混凝土干缩和龟裂产生的裂缝与混凝土的技术条件有很大关系，如单方水泥用量较多、水灰比大、未掺用外加剂和掺合料以及泌水情况严重的混凝土，表面容易产生干缩裂缝。

2）混凝土养护不到位。浇注完毕后表面不及时覆盖，混凝土表面水分蒸发速度过快，特别是在炎热或大风天气，表面过早失水造成急剧收缩产生各种裂缝。

3）抹面时间控制不好，过早达不到压面目的，过晚难于进行压面，无法保证密实。特别是压面的遍数直接关系到面层的外观和表面收缩裂缝的消除；表面浮浆处理不彻底。

2.5 从大体积混凝土浇筑角度来看，混凝土温度应力、约束应力是裂缝产生的内在原因

1）混凝土硬化期间释放大量水化热，使混凝土内部的温度不断上升，混凝土内外温度不一将在混凝土表面引起拉应力。同时，在混凝土的降温过程中，内外降温的速度不一致，又会在混凝土内部出现拉应力。

2）在预制沉箱上部浇筑重力式码头胸墙，沉箱对其有约束。分层施工时，其下层混凝土对上层混凝土产生约束。特别是两层混凝土浇筑间隔时间较长，下层对上层新浇筑混凝土的约束增大，新浇筑混凝土结构的全部或部分边界受到外界约束，不能自由变形时，造成结构出现裂缝。

3）据有关资料介绍，当老混凝土层面上的新浇混凝土结构长度大于 10 m 时，新浇混凝土结构出现裂缝的机率较大。

3. 裂缝工程的危害

胸墙是重力式码头的上部结构，属大体积混凝土构件。其作用是将墙身预制构件连成一整体，承受波浪力、船舶系泊力等。胸墙混凝土裂缝的工程危害表现在：

3.1 影响码头结构的整体耐久性

码头胸墙处于水位变化区，干湿交替，受海水、大气侵蚀。在有配筋的胸墙上，裂缝处的保护层厚度减小，氯离子到达钢筋表面的时间缩短，使钢筋过早产生锈蚀。而胸墙一旦出现贯通性裂缝后，海水或潮湿的空气直接与钢筋接触。钢筋的锈蚀膨胀会加速裂缝的发展，使钢筋保护层遭到破坏，降低胸墙结构的整体性和耐久性，严重的会影响码头系泊能力。在我国北方的码头，码头胸墙还要承受冰凌的撞击和摩擦，严重的裂缝会降低混凝土的抗冻融和抗摩擦能力。

3.2 影响码头的观感质量

胸墙上布设有电缆沟、轨道槽、系船柱、防风锚、顶升等附属设施，其表面裂缝的多少和裂缝的开展情况，对码头的使用功能产生一定的影响，也一定程度影响了码头的观感质量。

4. 工程实例

以北方某码头工程为例，使用部位为现浇胸墙面层，设计要求C30F300，要求坍落度 80mm～100mm。综合以上胸墙混凝土裂缝的成因分析，以合理的施工设计为前提，从材料、配合比设计及施工过程控制的方面采取措施防止或减少胸墙裂缝的出现。

4.1 材料

提高混凝土的质量，合理选用各种原材料，外加剂等。严格按照《水运工程混凝土质量控制标准》（JTS202-2-2011）的规定标准要求施工，提高混凝土的质量。为降低混凝土在强度增长过程中所释放的热量，降低混凝土内外温差，避免或减轻大体积混凝土的温度裂缝，施工中所选用的原材料及控制措施为：

1）水泥尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用硅酸盐水泥。

2）掺合料采用粉煤灰、矿渣粉等。试验数据表明，每100kg纯硅酸盐水泥可使混凝土内部温度升高8℃～12℃,合理掺加掺合料不仅可以降低单方混凝土的水泥用量、改善混凝土和易性、减少水化热，而且可以降低成本，减小混凝土干缩性和抗裂性，提高后期强度。

3）采用连续级配的粗骨料和级配良好的中粗砂以及合理配置砂率。

3）单位立方混凝土用水量是个重要因素，用水量愈多混凝土收缩的趋势越大。施工中根据实际情况相应减少单位体积用水量。

4）外加剂采用高效减水剂、缓凝剂、引气剂，以降低混凝土拌合用水量，减慢水泥水化放热速率，降低产生水化热的内因，并提高混凝土耐久性。

5）原材料应放置在阴凉处或设置遮阳棚，降低原材料的温度。控制浇筑温度，使混凝土入模温度控制在6℃左右。

4.2 配合比设计

混凝土所用原材料性能（表1）和混凝土配合比（表2）如下：

表1混凝土所用原材料性能

表2混凝土配合比及试验结果

4.3施工过程控制（如图）

1）将胸墙顶面钢筋降低，胸墙结构与面层结构作为两项独立结构分别配筋，使面层结构实际形成上下层配筋的钢筋混凝土板。

2）浇注前应用水浸湿底板和模板，甚至浸湿钢筋，但不允许有明水存在。

3）胸墙混凝土浇筑至顶面时，振捣充分，避免过振。并进行二次振捣，既可预防和消除混凝土塑形裂缝，还可改善混凝土和钢筋的粘结强度。在初凝前完成抹平工作，终凝前完成压光工作。用木抹子反复搓平压实，使顶面为平整的麻面，而不再凿毛，以减小外部约束对面层裂缝的影响。

3）面层砼配合比在满足设计强度、耐久性和规范要求的最小水泥用量前提下，减少水泥用量，合理调整砂率，优化配合比设计；现场严格控制砼入模塌落度在4cm～6cm范围内。

4）养护采用在砼表面盖塑料薄膜，外层再覆盖土工布的形式，每天洒水保湿养护，并保证养护时间不少于14天。

5）面层每2m设一道砼切缝，同时面层钢筋也在切缝处断开，并在砼达到切缝强度后及时切缝，以减少砼面层开裂。

5. 总结

从检测结果可以看出，在成熟的施工设计前提下，通过合理使用材料，合理的配合比设计，及规范施工，可以把码头胸墙面层混凝土结构表面裂缝有效控制或消除。

参考文献：

[1] GB 50367—2006，混凝土结构加固设计规范[S].

[2]万墨林.《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ 145—2004）简介[J].建筑结构,2004 (9)：63-66.

[3]迟培云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].混凝土.2001:12（146）：31