港口與航道工程中大體積混凝土的施工裂縫控制體會(huì)探討

李廣蜻

摘 要：一直以來，大體積混凝土施工裂縫都是港口和航道混凝土施工中的一項(xiàng)難點(diǎn)。對(duì)港口和航道工程的質(zhì)量造成了較大的影響?；诖?，本文通過實(shí)際案例對(duì)港口與航道工程中大體積混凝土的施工裂縫控制體會(huì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：港口與航道工程 大體積混凝土 施工裂縫控制

1.案例介紹

本工程位于嵐橋港港區(qū)內(nèi)，日照港嵐山港區(qū)北作業(yè)區(qū)30萬噸級(jí)5萬噸級(jí)港池航道疏浚。11-12-2-3-4-5-7-8-9-10共計(jì)10點(diǎn)連成的疏浚區(qū)。以上十點(diǎn)連線范圍內(nèi)港池、航道疏浚（邊坡按1：5），工程水深：-20.0 m。11-12-1-2圍成的水域范圍內(nèi)統(tǒng)一疏浚至-25.0m。13-23 -33-43-53-63-73圍成的水域范圍內(nèi)統(tǒng)一疏浚至-11.2m。

2.大體積混凝土的施工特點(diǎn)

港口與航道工程的實(shí)施受水環(huán)境的影響很大。由于大體積混凝土使用量很大，其與常規(guī)建筑施工方法相比，在進(jìn)行港口和航道工程大體積混凝土澆筑時(shí)，為了降低混凝土單次使用量，提高混凝土澆筑的施工效率和施工質(zhì)量，一般多以分量、分縫的方法進(jìn)行澆筑施工。當(dāng)受到外部環(huán)境溫度影響，混凝土外部和內(nèi)部溫差會(huì)越來越大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)不同程度變化，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)難度增加。為了達(dá)到養(yǎng)護(hù)效果，多使用水管對(duì)混凝土表面進(jìn)行降溫。

3.大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因

施工過程中在外力和環(huán)境溫度的影響下，可能會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土表面出現(xiàn)裂縫，對(duì)工程使用性能與工程質(zhì)量造成較大影響。據(jù)分析，導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫主要有以下原因：

3.1溫度因素

大體積混凝土施工時(shí)，需要將混凝土內(nèi)外溫差控制好。由于在水化過程中會(huì)釋放大量的熱量。如果熱量困在混凝土內(nèi)無法釋放，則會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高。當(dāng)內(nèi)部溫度與外部溫度相差較大時(shí)，大體積混凝土表面則會(huì)出現(xiàn)裂縫。另外，混凝土凝固過程中內(nèi)部抗拉能力差，受溫度變化應(yīng)力的影響，也會(huì)出現(xiàn)施工裂縫。

3.2收縮裂縫

澆筑混凝土后，混凝土?xí)沾罅克?，?dāng)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最大抗拉強(qiáng)度小于收縮應(yīng)力時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。在大體積混凝土施工過程中，由于混凝土總量和體積很大，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力也很大，出現(xiàn)收縮裂縫的概率也很大。

3.3其他外部因素

大體積混凝土施工過程中，化學(xué)反應(yīng)、外部合作等因素也會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)施工裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)沒有成型之前，如果施加過大的荷載，會(huì)導(dǎo)致混凝土中的堿骨料出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加混凝土體積，進(jìn)而出現(xiàn)施工裂縫。

4.大體積混凝土施工裂縫的控制

4.1選擇施工材料

4.1.1水灰比的控制

在控制水灰比時(shí)，要在達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級(jí)的基礎(chǔ)上，對(duì)混凝土的水灰比進(jìn)行控制。施工時(shí)，做好水灰比的計(jì)量工作，降低混凝土中水的使用量，進(jìn)而避免混凝土出現(xiàn)收縮以及水化熱的情況。本工程要求水灰比控制在0.46。

4.1.2選擇水泥材料

水泥在水化反應(yīng)過程中，會(huì)釋放大量的熱量，導(dǎo)致大體積混凝土的溫度升高，混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫。這種情況和水泥的種類以及混凝土的使用量有較大的關(guān)系。綜合考慮，本工程使用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥。基礎(chǔ)混凝土的使用量為385kg/m3。

4.1.3選擇粗骨料

要合理的配備粗骨料級(jí)配，在水灰比相同的情況下，盡量少使用水泥和水。在選擇粗骨料時(shí)，要優(yōu)先選擇自然連續(xù)級(jí)配的粗骨料。為了防止出現(xiàn)離析的情況，不宜選擇顆粒直徑較大的粗骨料。本工程施工過程中，選擇6～40mm連續(xù)級(jí)配的碎石作為粗骨料，并且粗骨料中不允許針片狀的石屑。將含泥量控制在1%內(nèi)。

4.1.4細(xì)骨料的選擇

細(xì)骨料宜選擇質(zhì)地良好的中、粗砂，細(xì)度模數(shù)保持在2.7～2.9。適當(dāng)降低水和水泥的使用量，使用質(zhì)量良好的中粗砂。避免混凝土收縮和升溫的情況。綜合考慮，本工程使用中砂的細(xì)度模數(shù)為2.8，將含泥量控制在2%左右。

4.1.5選擇外摻料

施工時(shí)，要在大體積混凝土中加入一定的粉煤灰，從而降低水化熱，避免混凝土溫度過高。此外，還可以提高混凝土拌合物的保水性、粘聚性和流動(dòng)性。本工程施工過程中，施工一級(jí)粉煤灰。

4.1.6選擇外加劑

在大體積混凝土中加入外加劑可以減少水泥、水的使用量，提高混凝土的和易性，延長混凝土的凝固時(shí)間，降低水化速度，進(jìn)而避免混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫。本工程施工時(shí)選擇DQ-3D緩凝減水劑作為外加劑，具有膨脹、緩凝、減水的作用。摻入時(shí)，根據(jù)水泥用量將粉末狀外加劑加入到混凝土拌合料中，并攪拌一分鐘。

5.大體積混凝土澆筑施工

5.1方案的制定

大體積混凝土澆筑可以使用分段分層、全面分層、斜面分層、水平面分層的施工方案進(jìn)行澆筑。在進(jìn)行水平全面分層澆筑時(shí)，要保證澆筑完第一層后，在第一層混凝土沒有完全凝固的基礎(chǔ)上進(jìn)行二層澆筑，如此反復(fù)，直至混凝土澆筑完成。這種施工方案比較適用于長度較大或者厚度不大的工程。斜面分層澆筑施工適用于厚度較大的項(xiàng)目，使用此方案施工時(shí)，要從下端開始澆筑，逐漸向上移動(dòng)，將澆筑層的坡度控制在1：3以內(nèi)，確保工程的施工質(zhì)量。本工程在進(jìn)行大體積混凝土澆筑施工的過程中，按照“分層堆累、澆搗并進(jìn)、一次到頂”的施工方案進(jìn)行施工。振搗過程中，要對(duì)兩端進(jìn)行重點(diǎn)控制，振搗要均勻，不允許出現(xiàn)漏振的情況。將承臺(tái)混凝土的分層厚度控制在300～500mm。

5.2二次振搗施工

試驗(yàn)證明，二次振搗沒有初凝的混凝土，可以將混凝土因水平鋼筋、泌水粗集料、水平鋼筋下部出現(xiàn)的空隙和水分消除，提高鋼筋和混凝土之間的握裹力。避免混凝土沉落產(chǎn)生裂縫，降低混凝土出現(xiàn)內(nèi)部微裂的概率，提升混凝土的密實(shí)度，可以使混凝土的抗壓強(qiáng)度增加10%～20%。在進(jìn)行振搗時(shí)，要垂直插入高頻率振動(dòng)棒，均勻布置插點(diǎn)，按照慢拔、快插的原則進(jìn)行振搗施工。上層混凝土要在下層混凝土沒有凝固前進(jìn)行，并且高頻振動(dòng)棒要插入下層50mm，從而將上層和下層之間的接縫消除。當(dāng)混凝土表面水平不再出現(xiàn)明顯沉落和氣泡時(shí)即可停止振搗。如果振搗時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析；如果振搗時(shí)間過短，會(huì)對(duì)混凝土的振實(shí)度造成影響。據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，一般在澆筑1小時(shí)后進(jìn)行混凝土的二次振搗。

5.3對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹壓

對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹壓，可以使初凝過程中產(chǎn)生的裂縫閉合。澆筑兩個(gè)小時(shí)后，即可對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理。首先使用刮尺刮平，然后利用木蟹打磨，等到混凝土收水后，利用木蟹進(jìn)行二次搓平、磨壓，從而使收縮裂縫閉合。

5.4養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)主要使用降溫法和保溫法。其中降溫法指的是混凝土澆筑完成后，利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行降溫，降低混凝土內(nèi)部與外部的溫度差；保溫法指的是混凝土澆筑成型后，利用電熱器、保溫材料、定時(shí)噴熱水的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，從而提升混凝土四周熱面和混凝土表面的溫度。由于降溫法可以有效對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，具有良好的靈活性與適用性，在國內(nèi)外水利工程中應(yīng)用廣泛。本工程主要使用降溫法對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在澆筑混凝土前，首先進(jìn)行通水試驗(yàn)，確保管道暢通性，澆筑好混凝土并進(jìn)行二次抹平后，利用塑料薄膜覆蓋在表面，然后使用草袋覆蓋在塑料膜上。對(duì)混凝土的內(nèi)外溫度差進(jìn)行檢測。當(dāng)無溫度差達(dá)到報(bào)警值后，利用保溫的方法降低混凝土的溫度差，然后再分別使用一層塑料薄膜和草袋覆蓋在混凝土表面，提高混凝土表面的保溫層的厚度，降低混凝土內(nèi)部和外部的溫度差。本工程在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中，將降溫速度控制在1.6℃/d。

6.結(jié)論

在港口與航道工程大體積混凝土施工的過程中，要根據(jù)具體施工情況，探討合理的裂縫解決措施和控制措施，確保港口與航道工程可以按時(shí)、保質(zhì)完成，將港口與航道工程的作用充分發(fā)揮出來。當(dāng)前，我國港口與航道工程大體積混凝土施工中雖然仍有裂縫問題，但是，只要選擇合理的控制措施，一定會(huì)將施工裂縫控制好，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

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