港口航道工程大体积混凝土裂缝的施工工艺探讨

刘中兴 中交湾区（广东）投资发展有限公司

大体积混凝土指的是几何尺寸在1m以上的混凝土结构物实体，在我国“一带一路”的国际战略发展背景下，面临日与剧增的航运交通事业建设压力，所以推进了我国港口航道工程项目的建设、扩建、升级改造，而该类工程项目中也频用大体积混凝土构件。使得人们不得不重视大体积混凝土的裂缝问题，所以对于大体积混凝土施工过程中，裂缝控制作为施工关键工作内容之一，假若大体积混凝土在施工过程中发生贯通裂缝，则会极大程度缩减港口航道工程的使用期限，造成经济及社会效益损失。接下来将结合实际工程项目，探讨港口航道工程大体积混凝土裂缝的施工工艺。

1.项目背景

某江段巷道开发工程项目中，混凝土施工内容主要包括了上闸首边墩、下闸首边墩、闸侧墙、导航墙、底板、廊道以及导流墩，运用的混凝土强度等级为C25、C30，根据该工程项目的设计需求，需要达到F50的抗冻混凝土结构等级和W4的抗渗透等级标准。由于本次港口航道工程项目施工中，有着较多的混凝土结构类型，所受不同的构件约束条件，较多的变截面结构，例如扶壁、空箱，多种异性结构集中作应力极大程度上增加了混凝土开裂风险度。该港口航道工程历经10个月的施工周期，均经历当地的最高温和最低温，存在比较棘手的混凝土康裂缝问题，所以对此该港口航道工程的施工技术人员，采取了多项混凝土裂缝防控手段，发现达到预期的施工效果。

2.施工中遇到问题

2.1 原材料质控不到位

在混凝土施工过程中的原材料应用直接与工程质量密切相关，港口航道工程的混凝土施工主要运用了矿粉、砂、级配碎石多种施工物质，作为主要施工材料。在检查材料中首先向检查点运送相关材料，并在检查过程中分析是否存在不合格质量问题。

2.2 混凝土养护

在混凝土施工中后期养护工作同样作为防控裂缝的关键工序，由于本次港口航道工程中为大体积混凝土，所以提出较高的混凝土质控标准条件，对温度、浇筑、稳定性强度等方面都要求较高。还要在养护中进行周密计算，每天坚持混凝土养护确保质量，延长养护工作频率。

3.混凝土选材及配比设计

3.1 选材

（见表1）作为本次港口航道工程选用的P.O42.5水泥材料的检测结果；95级矿粉在7d、28d分别可达84%、106%的抗压强度比；I级粉煤灰，需水量与烧失量分别达94%和2.95%；河中砂，2.0%和0.5%的含泥量与泥块含量；河中碎石25mm的最大粒径，0.6%的含泥量；LG-3泵送剂，在7d、28d分别可达107%、104%的抗压强度比。

表1 水泥材料检测结果

3.2 确定混凝土施工配比

结合该工程项目特点，（见表2）最终确定的混凝土材料施工配合比，26%矿粉场合量，9%的粉煤灰掺入量以及粉煤灰超量取代系数为1.4。经试验搅拌发现获得良好的混凝土拌合易性，并未发生离析、泌水问题，后将缓凝剂加入其中产生210mm塌落度，2h之后并未发生损失。在3d、7d、28d、60d龄期分别达到8.7MPa、19.6MPa、36.7MPa、42.6MPa的强度。

表2 混凝土施工配合比

水泥水化热作为港口航道工程中混凝土出现绝热升温的关键，所以需要对混凝土的水泥用量适当降低，并推迟混凝土的放热峰值，从而有效降低水化温升。假定施工条件前提下，混凝土的绝热温升计算公式如下：

式中：最终混凝土绝热温升用Th表示；混凝土的单方水泥用量用W表示；水泥的水化热量用Q表示；混凝土的水化热用C表示；混凝土的密度用ρ表示。

计算混凝土的内部实际温度最高值公式如下：

式中：混凝土的不同龄期实际内部最高温用Tmax表示。

计算混凝土的结构物表面温度计量公式如下：

根据该工程运用的三层草帘覆盖报文计算可得Tb（t）=26.2℃。

根据以上公式通过计算混凝土的内外温差结果为4 8.6 -26.2=2 2.4℃，那么计算混凝土表面温度与大气温度的差值为26.2-10=16.2℃，所以根据本次计算结果可得温差在25℃以内，发现本次设计的混凝土配合比与本工程温度计量标准相符。

4.施工过程控制裂缝

4.1 控制原材料

由于最低气温已超出0℃，所以不必再次加热砂石料，尽可能选择背阴砂石，对配合比不同材料计量精度严格控制，需要注意控制掺入的外加剂量，保证在搅拌过程中外加剂能够充分反应，最终的出机温度能够达到16℃以内。对大体积混凝土施工过程中，需要遵循闸首底板→闸首边墩→闸室→引航道导航以及靠船墙依次施工。

4.2 控制混凝土浇筑

结合本工程实例混凝土的供应能力在150m3/h，在施工现场运用共计2台汽车泵，确保可以全面覆盖混凝土面，达到80m3/h每台的泵送能力，控制浇筑时间在12h。阶梯式推进完成混凝土浇筑，由近至远的中间汇合两个汽车泵，对每一层的底板厚度严格控制在1m左右。需要分层浇筑，首先确保符合底板浇筑强度标准后，再依次完成墙身浇筑，需要在这个过程中以不同标段高度，采用相应的分层式浇筑。在混凝土振捣过程中，运用φ50插入式振捣棒，快速插入缓慢拔出这样均匀排列移动完成，控制每个振捣点的时间在15～30s之间。控制地层浇筑约达2.9m高，导航墙的顶层约达4.1m高，逐层浇筑直至建筑物顶点。

4.3 温度控制

通过运用物理导热原理进行混凝土内部降温处理，不仅可以对混凝土的内部绝热升温最高值有效降低，还能够在短时间内迅速降低混凝土的内部温度。在每一个供水口前方均设计热电偶，保证2h之内完成1次水温测量，对比混凝土的内部温度值，确保供水温度和混凝土的内温差在25℃以内。在本次港口航道工程项目施工中，还要控制最高温施工条件下，注意冷却预埋水管冷水降温，还有可以采用纤维混凝土抗裂方法应用在低温施工条件。

4.4 混凝土养护

对于港口航道工程施工中混凝土养护工序至关重要，需要考虑两方面问题一是减少表面热扩散，二是延长散热时间。所以选用两层草帘进行混凝土表面保温处理，而本次工程项目所处环境气候干燥，因此表面失水过快极易发生龟裂，需要在表面采用塑料薄膜覆盖达到保湿作用，之后覆盖2层草帘实现表面保温。对于该工程成功完成廊道浇筑工作之后，可以对混凝土的终凝效果进行观察，并对廊道的出入口及时进行封堵，从而做好顶廊的蓄水养护工作。对于该工程在冬季施工过程中需要时刻注意温度改变情况，避免大块混凝土施工后所受风雪寒潮的破坏，注意在棱角部位多放置保温材料预防裂缝。

5.结语

总而言之，对于港口航道工程项目的大体积混凝土施工中，制定一系列裂缝预控措施，发现可以获得理想的大体积混凝土裂缝控制效果。