港口工程中混凝土裂缝控制研究

■骆俊超

(泉州港口服务有限公司，泉州 362000)

港口工程中混凝土裂缝控制研究

■骆俊超

(泉州港口服务有限公司，泉州 362000)

混凝土材料已经被广泛应用在各类工程中，对于港口工程来说，混凝土结构质量对于整个工程的质量显得尤为重要。本文在对港口工程混凝土裂缝特点分析基础上，指出了港口工程混凝土裂缝的成因，并探讨了港口工程中混凝土裂缝的预防措施。

港口工程 混凝土 裂缝控制

1 前言

现阶段，混凝土材料在各类工程施工过程中得以广泛应用，混凝土材料的质量在很大程度上决定整个工程的质量。而因为混凝土材料自身所拥有的一些特性，导致混凝土结构极易出现裂缝问题，严重危害到整个工程的质量。尤其是对于港口工程施工来说，由于会涉及到大体积混凝土的施工，更易导致混凝土结构出现裂缝问题。因为大体积混凝土体积相对较大，在水泥水化过程中产生的热量不能及时散失，导致混凝土结构温度变形受到约束，而产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗裂能力时便引起混凝土的裂缝。由于港口工程存在于海水环境中，一旦混凝土裂缝出现，将会严重影响到整个结构的抗渗性能以及耐久性能，易导致安全隐患的出现，严重威胁到工程使用的安全性。

以泉州港秀涂作业区16#泊位工程为例，该工程为20000GT滚装泊位一个。泊位总长319m，其中靠船平台长255m，接岸设施岸段长64m，滚装泊位采用突堤式布置，码头平台采用重力式沉箱结构，每段胸墙的混凝土体积达到465.62m3。结构图如图1所示。

本工程每段胸墙长度约13m，胸墙混凝土强度等级为C35，胸墙内仅配较少的构造筋。由于胸墙高度较大，为了更好控制混凝土质量，每段胸墙采用分层浇筑。在浇筑胸墙混凝土后，每段胸墙都在顶面出现2～4条裂缝(图2)，而且随着时间的推移，裂缝还有继续发展的趋势，从而给工程质量控制带来了不少麻烦。

2 港口工程混凝土裂缝的特点

2.1 与混凝土本身具有的韧性有关

图1 胸墙结构图

图2 胸墙裂缝

因为混凝土材料发生一定的形变，就可能导致裂缝的产生。当混凝土出现形变时，由于形变受到一定的约束，便产生特定应力，大于混凝土结构所拥有的临界强度，则会出现裂缝。当混凝土结构产生裂缝以后，混凝土结构的形变便能够得到满足，形变形成的应力同时也将得到松弛。这种情况下裂缝的出现主要是因为混凝土韧性较差而引起的，要是混凝土具备相对优良的韧性，可以满足较大形变的需求，那么混凝土材料便会拥有优良的抗裂性能。因此，通过优化混凝土的韧性，能够很好控制混凝土裂缝的出现。

2.2 混凝土裂缝产生具有时间性

港口工程中，由于涉及大体积混凝土的施工，从混凝土结构发生形变开始，到形成一定的应力，到产生裂缝，最后到裂缝逐渐的扩张，这一过程不是在某一时刻就能够完成的，整个过程需要一定的时间段。因此，将裂缝问题消除在初期状态，可以最大限度避免混凝土裂缝的发展。

3 港口工程混凝土结构裂缝的种类

3.1 塑性收缩裂缝

因为港口工程施工中，所涉及的混凝土结构较大，为了避免混凝土在早期快速凝结，产生过多的热量，导致裂缝的出现，一般会在混凝土材料中加入一定量的缓凝剂和石块等。但是，在混凝土没有完全固化前，混凝土处在塑性的状态。要是此时未能做好养护工作，便极易导致表层混凝土水分快速散失，使得混凝土产生裂缝。这种类型的裂缝一般呈现不规则形状，而且易出现于气候相对干燥、环境温度高的时期。

3.2 温度裂缝

因为混凝土结构的内部以及外部存在相对大温差，使得混凝土结构收缩出现不均匀，导致出现内应力。若是产生的内应力大于混凝土抗拉强度，混凝土结构便会出现裂缝。混凝土结构在施工阶段以及施工完成以后，水泥会产生水化反应，这一过程将释放非常多的热量，使得混凝土结构内部温度有所增加。当水泥不断水化时，混凝土结构内部的温度将会出现一个峰值，之后便逐渐降低。混凝土结构表层，散热条件较好，热量散失迅速，而混凝土结构内部散热条件较差，热量散失较慢，因此，导致一定的温差出现。由于温差的存在，使得混凝土内部以及外部的收缩变形不一致，便会产生内应力，当内应力值超过了混凝土抗拉强度，则会出现裂缝。温度裂缝通常情况下深度深，而且易形成上下或者左右贯穿的形式，对于港口工程中混凝土结构的整体性以及耐久性影响较大。

4 港口工程中混凝土裂缝产生的原因

4.1 材料方面的原因

主要是所使用的水泥种类变化，同样易导致出现裂缝问题。因为不同种类的水泥，所产生的干缩变形也不同，例如，矿渣水泥的干缩变形要比硅酸盐水泥干缩变形大，要是施工过程中未注意使用水泥的种类，没有采取相应的预防措施，也易导致混凝土裂缝的出现。

4.2 施工方面的原因

(1)由于港口工程混凝土结构的体积较大，进行混凝土施工时，极易出现振捣不均匀的问题，产生漏振或者过振问题。此时，混凝土结构密实度将会表现出不一致的现象，混凝土结构不同部位收缩存在较大的差异，易诱发混凝土裂缝出现。

(2)因为港口工程中混凝土结构体积较大，在混凝土结构施工过程中所需的施工时间相对长，在两层之间以及接茬位置处等易出现处理不当的问题，导致这些位置处产生裂缝。

(3)混凝土施工作业完成后，应当及时的进行二次收面作业，要是收面过迟，表面水分蒸发过多，也易导致混凝土裂缝出现。

5 港口工程中混凝土裂缝的控制措施

5.1 设计方面控制措施

在进行港口工程混凝土结构设计过程中，设计人员应当处理好“抗”与“放”的关系。所谓“抗”是指处于特定约束作用下的混凝土构件，所拥有的形变空间有限，要想防止混凝土结构出现裂缝问题，而采取的相应技术措施。例如，在泉州港秀涂作业区16#泊位工程中，对于胸墙结构来说，在分段浇筑胸墙混凝土时，上层混凝土要等到下层混凝土终凝后方可进行二次浇筑，以便下层混凝土对上层混凝土产生一定的约束力。

所谓“放”是指当构件处在一个没有约束环境中，或者是构件形变空间足够的情况下，制定有效措施避免裂缝的出现。进行混凝土结构设计时，要防止因为混凝土结构断面发生突变，这样能够有效避免应力集中问题的出现。进行混凝土结构设计时，应当通过对补偿机制的应用，防止由于混凝土形变而导致裂缝的产生，达到混凝土结构抗裂的目标。例如，在本工程中，每段胸墙之间都设置了变形缝，并应用沥青木板或沥青砂板等弹性材料填充，以便结构伸缩释放应力。

5.2 施工方面控制措施

(1)港口工程混凝土结构施工过程中，要根据各个结构的设计要求，而采用适宜的材料，选择合适的混凝土等级，确保混凝土材料中骨料含泥量不超过标准要求，保证骨料的级配良好且合理。另外，还要掺入一定的混合料以及外加剂，减少混凝土前期水化放热，控制混凝土温裂缝以及干缩裂缝的出现。

(2)混凝土结构浇筑过程中，要确保混凝土材料的和易性满足施工要求，不能出现离析或者泌水问题，尽可能地减少混凝土用水量，有效控制混凝土干缩形变，最大限度地预防混凝土结构裂缝的出现。 (3)混凝土结构浇筑完成以后，应当加强保温以及保湿工作，因为在港口工程混凝土结构施工中，很多结构的表面积较大，水分散失非常快，因此，做好混凝土养护工作是预防裂缝问题的关键措施。也可以采用覆盖塑料薄膜或者定时洒水的方法，或者通过涂刷养护剂的方法，对混凝土结构进行有效的养护处理，避免裂缝的出现。

6 结语

在港口工程混凝土结构施工过程中，要想完全的避免裂缝出现是不可能的。我们唯有通过对混凝土结构裂缝产生的原因进行深入分析，找到较好的预防方法，尽可能减少裂缝的产生，将裂缝的危害降至最低，以保障港口工程的施工质量。

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