集装箱码头混凝土面层裂缝施工质量控制的研究

虞善国 舟山市港航事业发展中心

1.工程背景

1.1 工程概况

某集装箱码头工程为5个7-10万吨级集装箱泊位，兼顾15万吨集装箱专用船舶，码头总长1774m，宽59m，引桥7座。本工程一阶段745m长码头（1个7万吨级和1个10万吨级共两个泊位）及配套工程已于2018年12月通过竣工验收。施工内容为第十～二十二分段，4#-7#引桥，包括长1009m、宽59m码头平台一座，长178m、桥面宽25m引桥两座（4#、5#引桥），长196m、桥面宽18m引桥一座（6#引桥），长44m、桥面宽18m引桥一座（7#引桥），以及相应的配套附属设施。

1.2 技术背景

混凝土面层施工中经常产生的质量问题多发生于平整度、相邻板高差、强度、裂缝、板厚等上。尤其是在使用期间因外部荷载的影响，此类质量问题往往会变得更加突出，轻则会对码头的观感度产生影响，重则会对面层结构的使用时长与使用安全形成威胁。

依照某集装箱泊位码头工程的混凝土面层施工质量问题可知，在调查发现的多达3万m2的混凝土面层施工质量问题，其中以裂缝问题最为突出，在总面积中裂缝缺陷率的占比高达4.28%；板厚不足位列其次，其处理面积达到了0.58%；相邻板高差紧随其后，其处理面积是0.31%；而其他问题的处理面积是0.07%。该集装箱泊位码头混凝土面层施工质量问题主要是裂缝缺陷率过高，在所有质量问题中的占比达到了42%。所以，在某集装箱泊位码头工程混凝土面层施工工作的过程中，必须在施工期间强化力度严控码头混凝土面层裂缝，确保码头使用的持久性，提高码头的观感质量及其混凝土面层验收的合格率。

图1 集装箱泊位码头效果图

2.裂缝施工质量控制的要点

2.1 混凝土养护的控制要点

因本工程是在夏季进行施工的，夏季气温偏高，再加上海边多大风天气，浇筑混凝土面层之后水分易迅速蒸发，产生面层脱水问题，这对混凝土面层表层发生水化反应极为不利，且会影响到表层强度。此外，水分的飞快流失会导致混凝土面层出现明显收缩，形成许多裂缝。所以在浇筑混凝土面层时，一定要在浇筑结束后立马实施混凝土养护，避免产生干缩裂缝。

在夏季施工时，施工现场的平均气温为30℃，白天温度最高有38℃。对于混凝土面层，选取淡水浸泡养护方式，每隔四小时补充一次淡水，将养护时间设置成半个月，安排专人进行养护，将养护记录表的内容补充完整，把养护期的成品养护工作做到位，保证养护质量符合有关要求。但是具体要养护多久，则应结合工程的实际情况及施工期间的气温确定。

2.2 水泥用量的控制要点

由于水泥市场的迅猛发展，尽管更易确保混凝土面层强度达标，然而混凝土面层放热速率太快，太早劣化的问题比较突出，且会产生许多后期裂缝。尽管人类无法使水泥市场的发展规律发生变化，但可对水泥用量进行合理调配，减小混凝土面层放热速率与混凝土面层裂缝。结合现场试验结果与以往工程积累的经验，要基于确保设计强度达标之上合理地调整水泥用量与混凝土配合比，同时可考虑将粉煤灰、减水剂与矿粉等掺入其中，能有效缓解水化热问题，提高混凝土的抗裂性能，降低裂缝的形成几率，具体看表1所示。

依照配合比试验，对不同水泥用量条件下的混凝土工作性能进行对比，得出以下几方面结论：

①配合比B水泥用量是最合适的，选用的原材料、坍落度、掺量与和易性都符合施工的有关标准与要求，内表温差不大，通过试验之后混凝土表面产生的裂缝偏少，同时实测弯拉强度符合有关设计规范。

② 配合比A水泥掺量比相对更大，水化热高，通过浇筑之后，混凝土内外有较为显著的温度差异，混凝土面层会产生许多裂缝，弯拉强度不符合设计规范，缺乏经济性。

③配合比C水泥使用量不多，粗骨料较高，尽管裂缝较少，然而实测混凝土弯拉强度恰巧符合设计规范，富裕系数偏小，无法有效确保混凝土面层弯拉强度质量。

尽管将水泥用量下调能在一定程度上使混凝土面层的水化热问题得到改善，抑制裂缝的形成。然而若大幅度减少水泥用量也会产生反作用，无法有效确保混凝土弯折的强度。相较于过去的工程，本工程水泥用量不多，混凝土坍落度偏大，现场施工难度系数相对更低。为提高施工便捷性，将坍落度设置得更高的话，会导致混凝土的水分在凝固期间迅速变少，使混凝土面层裂缝问题变得更加突出。结合现场各方面因素以及若干次试验之后，笔者最终把混凝土坍落度设置为7cm-9cm，可大幅度缓解混凝土面层的开裂问题。综上，选择B为最佳施工配合比。

2.3 割缝的控制要点

在控制集装箱码头混凝土面层裂缝时，应灵活采取以抗为主、放为辅、抗放结合的策略。其中抗指的是限制裂缝的形成，放指的是主动促使其形成割缝。在施工期间，应从割缝深度与割缝时间入手对混凝土面层裂缝缺陷率进行管控，表2具体地列出了割缝控制统计结果。

由上可知：首先，割缝时间太早，混凝土无法充分凝固，在割缝期间切割机的振动会对振动区域中的混凝土面层形成破坏，导致裂缝问题变得更加突出，甚至会对混凝土面层强度形成影响。割缝时间太晚，则不会起到显著的切缝效果。

表1 R5.0现浇混凝土配合比试验的统计结果

表2 割缝控制统计结果

表3 控制效果的调查结果

其次，割缝深度太浅，在水化反应期间混凝土形成的应力无法全面释放出来，无法实现割缝；割缝深度太深，会导致切割时间增加，振动会导致附近形成裂缝，面层结构的受力受到影响。

经过对混凝土面层的割缝深度与时间进行严控后，将割缝深度设置成0.1m，割缝时间约为50h，如此可尽可能地防止出现割缝深度不到位、混凝土错失最佳割缝时机等问题。

3.裂缝施工质量控制效果

某集装箱泊位码头工程的混凝土面层施工工作结束后，对施工区域2.25万m2的混凝土面层施工质量问题展开调研，结果见表3所示。

站在经济的角度上考虑，该工程混凝土面层修复面积有且只有855m2，较以往工程下降了2.61个百分点，共减少了12万元的损失。

4.结论

①在码头混凝土面层施工间，要合理调整水泥用量，待完成混凝土面层浇筑工作后，一定要结合养护方法与季节等及时实施养护，同时要合理管控割缝深度与割缝时间。

② 要想确保码头混凝土面层施工质量，关键在于能否控制并减少裂缝。经过对码头混凝土面层裂缝进行分析后发现，某集装箱泊位码头工程混凝土面层的裂缝缺陷率较过去有所下降，码头混凝土面层的耐久性、观感质量得到了大幅提升，相关维修费用较过去有所减少。