谈水运工程大体积混凝土表层裂缝的防治方法

摘要：在水运工程的施工过程中，施工质量最主要的通病就是大体积的混凝土的表面出现裂缝，这种裂缝不仅会严重影响工程的整体观感，同时还会使建成的工程存在着很大的风险。特别是在混凝土面层中的管道，这些管道都是高出面层标高的基础并且需要大量预填，使得很难控制工程面层混凝土的裂缝。本文简单阐述了水运工程中大体积混凝土面层裂缝，并以连云港港徐圩港区一期工程码头工程为例，综合分析和探讨了大体积混凝土面层裂缝的原因以及治理策略。 关键词：水运工程、码头混凝土面层、裂缝原因、治理策略

中图分类号： TU37 文献标识码： A

一、前言

目前，施工技术随着迅速发展的科学技术和逐渐提高的施工水平也在逐渐地完善。针对水运工程，不管是在外观上，还是在实体中的混凝土施工质量都已经达到了相当高的水平，但是基于水运工程多是建在地基条件不占优势的地方，导致其混凝土面层出现裂缝这种不利的现象。如果裂缝出现在梁顶或者板缝等这些结构部位，不能及时地根据工程实际采取有效的整改措施的话，那么这个裂缝就很容易沿着拼缝的方向发展和延伸，这样不仅会使水运工程面层的外观美感受到影响，还会使水运工程面层混凝土内的钢筋由于进一步扩大的裂缝而发生锈蚀，从而使混凝土的结构性能遭到破坏，导致整个工程的综合质量水平、耐久性以及使用寿命受到影响。因此，研究水运工程混凝土面层裂缝原因及治理策略是分成重要的，本文就连云港港徐圩港区一期工程码头工程为例来加以说明。

二、大体积混凝土施工的主要技术难点

在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩）是其施工技术的关键问题。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。

三、大体积混凝土的信息施工 大体积混凝土施工应加强测温和温度控制，实行信息化控制，随时控制大体积混凝土内的温度变化，以便及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和温度不至过大，以有效控制裂缝的出现。

1、大体积混凝土温度和温度应力 大体积混凝土的施工难点在于温度控制。混凝土升温时间较短，根据以往工程实践，一般在浇筑后的二至三天内，其间混凝土弹性模量低，基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间渐渐衰渐，延续十余天至三十余天。 混凝土降温阶段，弹性模量迅速增辊，约束拉应力随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强度便出现贯穿性裂缝。因此控制降温曲线对保证大体积混凝土施工质量尤为关键，但该问题属于热传导的混合边值问题，理论求解相当冗繁，且由于许多施工条件难以预测，理论结果亦很难严格。现国内施工界普遍采用王铁梦《工程结构裂缝控制》专著中根据多年现场实测数据统计而成的经验公式。

2、温度监测 大体积混凝土施工时应加强测温和温度控制，了解温度变化情况，了解冷却水管进出水温度，对基础内外部以及进出水管进行测温记录，密切监视温差波动，来指导混凝土的养护工作，并同时控制冷却水流量以及流向。 测温设备可采用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”，温度传感器预先埋设在测试位置上，基础承台测点位置分承台内部、薄膜下温度、室内室外温度、冷却水管进、出水温度设置。测点温度、温差以及环境温度的数据曲线用电脑打印绘制。当混凝土内外温差超过控制要求时，系统马上报警。测温点的布置应考虑由于大体积混凝土浇筑顺序时间不一致，应由各区域均匀布置，核心区、中心区为重点。

3、监测结果及其分析 根据各测点所测温度汇总混凝土温度情况表，并绘制基础混凝土升降温曲线，了解本工程大体积混凝土测温情况和特点。根据一般规律，大体积混凝土浇捣结束后，在基础的中心部位形成一个高温区，升温时间为60-70h，高温持续时间较长，均在此30-40h。混凝土的入模温度较高，会加快水泥水化的进行，故早期热化积聚上升，将造成混凝土的升温速度加快。当混凝土保温层揭除后，混凝土表面温度会明显受昼夜大气温度的影响，温度下降。一般循环冷却水带走的中心部位混凝土的热量较四周表面和底部要多，因此，中心部位混凝土因冷却水所产生的降温数值大，混凝土四周表面和底部的所产生的降温数值小，所以要分段计算。四、简单介绍混凝土面层裂缝的分类

混凝土最为常见的多发病害之一就是在其面层发生裂缝，导致裂缝的因素有很多，大部分都是发生在施工阶段。按照裂缝的外观的尺寸大小，混凝土面层裂缝可以分为微观和宏观两大类。其中，我们肉眼很难直接观察到的就是微观裂缝。这种裂缝需要借助超声波探测仪等探伤仪器才能观测到，其特点是具有典型的非连贯性，并且一般情况下宽度均在0.05mm以下。这种裂缝虽然在混凝土面层中存在很多，但在码头实际的荷载在设计的允许范围值内，其不会对码头混凝土带来危害，一般情况下可以看作是无害裂缝。相对于微观裂缝，宏观裂缝的宽度均在0.05mm以上。但是如果裂缝的最终宽度，即裂缝不再继续延伸或者扩大，处在0.3mm以下时，这种宏观裂缝也是无害裂缝；假如伴随着混凝土的浇筑，裂缝的宽度不断扩大，这样就会使整个码头混凝土的结构性能、使用功能和耐久性等方面受到影响，这种宏观裂缝就是有害裂缝。

五、探析混凝土面层出现裂缝的原因

1、龟裂 在水运工程中，混凝土面层裂缝中最常见的一种裂缝就是龟裂，形成龟裂的原因有两方面，即工程内部质量原因和外部施工原因。 (1)内部质量的原因 如果存在对混凝土的配合比设计不当、采购的原材料质量偏低、进场的原材料质量较差等等情况，就会使得混凝土施工原材料中的粗骨料级配无法匹配，使得泥、片状或者细颗粒、有机物质在混凝土中的含量偏大或者偏高，这样的原材料是不满足设计要求的，从而导致混凝土面层发生裂缝。 (2)外部施工的原因 在施工过程中，可能由于工期的原因使得施工准备不够充分，对底层预测面板上未进行充分的湿润或者没有将积水进行适量的抽取，造成大量积水囤积，这就会是面层的混凝土大量洗出或者是吸收面板部位的水平，导致面层中的混凝土在进行收缩的过程中在高度方向上的收缩量不均匀，发生裂缝；另外，在摊铺混凝土的过程中，由于面积较大导致振动器或者其他的施工机械设备无法全面覆盖操作，使得混凝土的粗骨料无法均匀摊铺，从而在其面层收缩过程中产生裂缝。

2、结构裂缝 在进行施工的工程中，如果存在混凝土的预制面板安装不密实、面板松动等情况，就会导致混凝土面层发生裂缝。如果在对混凝土预制面板的搁置部位进行座浆时，不能连续、饱满的进行，就会使混凝土面层上的荷载无法进行均匀地传递，也会产生裂缝。再有，如果施工的工序采取不当，就会使浇筑在梁顶和板缝部位的混凝土的厚度远远超过码头混凝土面层的厚度，形成较大的厚度差异，从而产生裂缝；在完成梁槽和板缝部位的混凝土浇筑后，没有等到其结构完全定型，就开始进行面层的浇筑，这样就会使这些部位的混凝土在收缩过程中由于收缩量较大，从而引起裂缝。

3、混凝土结构中钢筋顶部的裂缝 混凝土结构中钢筋顶部的裂缝都是源于没有按照设计的要求来进行钢筋混凝土保护层的铺设施工，或者过密的梁顶钢筋设计等。

4、连云港港徐圩港区一期工程码头工程产生裂缝的原因 QC小组成员根据现场实际情况，从人、机、法、料、环五个方面对大体积混凝土裂缝产生的原因进行了分析。大的方面就是上述的几个方面，具体来说，即原材料不合格、外加剂不合格、混凝土的配合比不准、拌合不均匀、分层厚度不合理、混凝土内外温差大、混凝土工未按操作规程施工、施工人员未进行培训就上岗、海况不好、大气温度偏高等方面，这些都导致混凝土面层产生裂缝。

六、水运工程混凝土面层裂缝的治理策略

1、提高施工人员的施工水平，开办农民工夜校，并举行评比活动 根据施工各个阶段的不同要求，我们可以定期开办农民工夜校，比如针对混凝土的配比、抹面和修补等工艺进行培训，请相关工艺的工程师和有经验的施工人员来讲解。还要定期进行评比活动，以此来提高工人的质量意识，进一步提高墩台的外观质量。同时，在项目部针对各个岗位还可以开展主题为“岗位练兵，技术比武”的活动，通过活动来提高工人的施工经验，减少由于施工过程导致的混凝土面层裂缝的产生。

2、定期开展工艺研讨 在进行施工之前，我们需进行大体积墩台施工工艺的研讨，找出产生有害裂缝的原因，并相应采取相应的预防措施。诸如墩台的分层浇筑、在拌合用水中掺加冰块、在墩台内部埋设循环水管以及无纺布金包裹潮湿养护等，并在墩台的内部埋设测温探头，实时监测混凝土内外温度。通过采取降温和防裂措施来消除有害裂缝。

3、特殊部位采取的措施 针对一些要求高的特殊部位，可以采取如下措施：在距离顶层大约30mm处的混凝土面层铺设一层细钢丝保护网；在混凝土面层中按1kg/m3的标准惨加聚丙烯纤维，通过真空抽水的工艺，来使混凝土面层的综合质量水平提高，来避免裂缝的产生。在养护期内，还应禁止重载车辆通过，等其达到一定强度后，不得在其上堆放施工材料，防止外界因素对其的破坏，保证混凝土面层具有较高的质量。

4、注意养护

混凝土终凝（浇筑完毕后约10小时左右）后，可采用吸水性较强的材料（如麻袋、草帘、土工布等）进行覆盖，并保持混凝土表面始终处于湿润状态。混凝土的潮湿养护期不应少于14天，否则混凝土中胶凝材料因缺少足够的化合水而导致水化反应不能充分完成，从而造成混凝土强度偏低（28天抗压强度将降低30%左右），同时也极易导致混凝土碳化加剧、表面疏松、起灰或泛砂，甚至出现干缩开裂。

七、结束语

综上所述，在混凝土施工过程中要控制好各个环节，就要对每个工程进行具体分析，严格遵守施工规范的要求。只要能确保原材料的质量合格、施工过程符合要求、施工工序恰当、施工人员的施工技术过关，才能达到控制混凝土施工质量的目的，才能确保整个工程质量，才能使水运工程混凝土的面层避免出现裂缝，从而以保证企业的信誉和发展。

参考文献：

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