港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制研究

曹廷廷

（安徽省路港工程有限责任公司，安徽合肥230000）

1 环氧树脂在混凝土裂缝补强胶中的应用

随着时间的推移，现有施工设施的很大一部分都已实现转型升级，这主要是为满足更多新型应用需求。港口、码头、大坝、水库等混凝土建筑物长期暴露在烟雾中，受到水蒸气的侵蚀会影响到使用寿命(见图1）。工作人员可以通过加固修复来恢复设施的完整性，以确保设施结构的正常使用。然而，此类加固修复通常需要在潮湿条件下或水下作业，这大大增加了作业难度。同时，对于加固材料的正确选择也带来很大的考验，普通水泥灌浆往往无法满足需要。

图1 处在水雾中的港口、码头、水坝

近年来，化学灌浆被用于修复混凝土结构的裂缝。化学灌浆法主要是将具有加固黏结作用的化学剂注入建（构）筑物构件裂缝中，以达到修补加固效果的特殊工艺。化学灌浆局部修补可明显缩短工期，降低成本。环氧树脂胶黏剂可以满足多种工艺需要，是目前应用广泛的一种化学灌浆材料，达到混凝土裂缝修补的效果。

根据缝隙的延展情况，用常压或高压灌浆将裂缝注入，从而达到黏结、加固、抗渗等修补的效果。环氧树脂制品主要用于混凝土加固，具有良好的黏结强度、流平性和力学性能。混凝土制备过程中的偏差收缩问题，是导致港口混凝土开裂的主要因素，在试验之前，可以对周围砾岩进行三个周期的试验和取样，试图调整结构比、强度、砾岩标准和膨胀率、干燥速率和预期阻力。

施工公司应负责验证水泥公司是否确定了百分比，水泥控制站是否进行了精确测量。除了在规定的相同条件下开展保存试验、标准栽培试验、防水试验外，在相同条件下，采用土壤还原法补偿可疑样品和微膨胀，能观察和试验扩展效应，并验证其性能的扩展速率。这两种类型的试验结构分别用于验证港口钢筋混凝土是否在“定性”和“定量”方面实现有效扩展[1]。比如，应针对港口混凝土样品进行膨胀试验，使得扩建部分符合设计要求，识别效果主要为：胶结必须满足技术要求，港口外壁的垂直相关性是对分布相关性的认可，同一截面的接缝表面通常控制在50%甚至100%，接缝合并时人为产生裂缝的风险会加大。针对这种情况，可以专门成立工作组来研究监管施工阶段，加强对原材料和成品的保护。

混凝土原材料可以从直径为16cm 的网状钢筋骨架中获得，钢筋的弯曲降低骨架对膨胀和干应力的抵抗力。切割、加工、生产和调试应严格按照设计和施工规则进行，通过支柱的位置校正梁、板和墙的纵向牵引线设置，一旦港口或者航道建设完工，自控测试的要求可能形成垂直整合。保护层的间距、铺设距离、锚固长度和控制应符合要求，在进行三次检查确保无误后，应在进行试验之前检查每部分的零件，考虑施工设备是否存在焊缝未对齐或者未连接现象。

同时，必须提供海底管道的钻孔和铺设，并禁止任何后续更换、开孔和切割裂缝。在港口施工前，与港口混凝土的二次黏结，能够防止频繁振动和过度振动造成的损失。鉴于温度变化，现场二次黏结时间选择应该在混凝土离开现场后的2h 内，以防止混凝土表面形成裂缝，达到提高混凝土密度和外观的目的，有效避免混凝土裂缝等缺陷。如果不加入化学修复，裂缝就会逐渐扩大，进而影响混凝土的外观和耐久性，因此要及时采用环氧树脂进行裂缝修补。

各施工公司要依托强大的研发实力，开发出一系列具有自主知识产权的全新防水防护产品，包括渗透结晶防水材料、回弹加固永久凝固液和无机硅防水剂等产品，为港口建设提供改善混凝土表面质量和工程防水的有效工具。这些产品可实现施工方便，自修复效果显著，除封堵外，还可有效减少碳化过程，提高钢筋保护，提高混凝土耐久性，既能达到防水、抗渗、提高混凝土强度、防止碳化的目的，又能保证混凝土的耐酸性和透气性。这些黏合剂可直接喷涂在潮湿的混凝土表面，对于施工技术要求很低，应在混凝土结构完工后喷涂（不能用作添加剂），新的混凝土结构应在初凝完成后进行喷涂，对已建成的混凝土结构的喷涂时间没有具体要求。只要满足施工环境，均可按标准施工方法进行喷涂，这也是由于结晶反应速度和渗透深度的必要条件，因此在固化期间可间歇喷雾2～3次以促进结晶生成。可根据标准，在混凝土表面喷洒渗透性结晶材料的一周后，取样进行扫描，观察混凝土中的结晶成分。

2 根据产生裂缝的主要原因解决施工问题

港航工程大体积混凝土产生裂缝的主要原因是由温度引起的温差，频繁的温度变化会导致混凝土出现更多裂缝，因此应尽量将材料保持在恒温环境中。

混凝土浇筑完成后，会有大量的化学物质和一些稀有物质留存内部。随着内部温度的持续升高，如果混凝土内外实际温差高于合理值，则会因外部荷载产生拉应力，一旦超过其规定值，就会出现明显的开裂现象。当混凝土出现较多的材料类裂缝时，本来混凝土内部应该保持一定的水分，但可能因为外部活动而减少其内部的含水量，这会导致混凝土在短时间内产生较大的性能变化，也不能忽视沉重的外部负荷的影响，还有一种产生裂缝的情况是混凝土内部外部的性能差异太大，一旦外部环境发生变化，就会使混凝土内部的含水量差异扩大，进而出现裂缝[2]（见图2）。

图2 混凝土裂缝

3 充分考虑人为因素的细节影响

在港口建设工程开工之前要检查开槽机和充填机，当加热温度达到170～180℃时，可以使用比原施工面高3mm 的压力喷嘴，并喷洒少量玄武岩浆。在填塞施工面密封胶后，海港可在路面密封胶完全冷却并清除路面上的矿渣后开启压力喷射。一般冷却时间约为15min，具体开启时间根据温度灵活确定。施工面密封胶与路面结构之间的混凝土裂缝按其危害性可分为两种，一种是不严重裂缝，另一种是严重裂缝。不严重裂缝主要受温度变化、塑性收缩影响，现在海港施工中大部分裂缝均为不严重裂缝。

严重裂缝在产生荷载作用后，直接对混凝土结构产生裂缝，或由于混凝土强度不足而拆除模具上的荷载，或由于荷载超过结构的极限而产生严重后果，严重裂缝仅占混凝土裂缝的一小部分。此类裂缝属于较严重的质量问题，对结构安全的影响较大，因此必须做好修补工作。

修补措施主要是，当裂缝宽度小于0.2mm 时，可以在不影响裂缝的承载力的前提下进行压缝处理；当裂缝大于0.5mm 时，可以使用水泥砂浆修补严重裂缝，除灌浆方法外，必要时还可采用结构加固方法，以此防止和控制裂缝的再生和扩散。加固结构的方法有很多，粘贴碳纤维也是一种常用的方法[3]。

比如，在海港建设工程开始时，负责该项目的小组应该对该地区已完工和运行的混凝土海港结构的建筑质量进行研究，根据企业和项目部以往的施工经验、现有的施工标准、技术标准，全面分析裂缝形成的原因并确定最终因素。通过对最终因素的详尽分析，得出导致港口区域出现严重裂缝的若干因素。

钢筋混凝土结构已进行详尽的分析，应在施工中积极实施。除此之外，也要关注到人为因素方面的影响。比如，工程建筑人员的质量意识较差，在港口建设之前和建设期间，质量教育活动开展不到位，监管单位的参与度不够，这就需要公司集体组织提供技术援助，提高施工人员的质量意识和能力。也可以通过建立以港口区块划分为基础的激励机制，每建一个区块，就意味着完成每一组的质量评估，通过取消单方面追求进度的传统理念，随着时间的推移解决大部分质量缺陷。

施工场地应留有空间放置工艺原型、工艺说明和操作说明的相关标准，包括专业型材、混凝土、安装防水等示例，这些将作为后续大型施工的示范模型，并将作为实际操作的指南。可以适当增加质量培训和技术课程，确定建筑各部分的技术特征，创建示范区，描述各施工过程的流程和操作指南，达到质量意识提高、培训质量显著提高的预期效果。在对涂层膜进行保湿养护后，可以对涂层膜进行绝缘和密封，避免因温度和收缩应力引起的建筑底盘和天花板的裂缝，同时限制墙壁裂缝的形成。在砾石浇筑完成后24h 内，工作人员应控制横向拆除时间，减少水分的蒸发损失，保护海港建筑成品结构，减少人为因素造成的损害。同时也应确保出现裂缝的柱子在拆除后及时维持内部的湿润、水密性，确保24h 连续液压储存，在剪力墙的两侧、顶部和底部都有连续的水管系统，避免因为水分的突然蒸发产生的裂缝。

4 结语

结果表明，对于港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝的养护措施十分有效。目前各港区块体的水泥强度大部分均已达到设计要求，出现裂缝的区域逐渐减少，这些控制研究有助于提高港口建筑结构的质量，加强对钢筋混凝土结构缺陷的预防，也是日后安全使用的保障。