船坞墙身大体积混凝土裂缝控制分析

◎ 李辉 上海振华重工（集团）股份有限公司

1.现状调查

本项目坞墙底板底标高-13.0m，厚度1.0m～1.5m，墙身高10.6m～14.0m，厚度0.6m，坞墙长共计1085.95m，分段间设置30mm宽的变形缝，缝间设止水带。经过对项目干船坞坞尾5段墙体裂缝的位置、长度、宽度、深度、数量情况进行了详细调查，共得到质量信息94点，其中裂缝宽度超过0.3mm的有10条。

2.大体积混凝土裂缝成因分析

根据施工图纸、混凝土配合比和现场实际的施工情况的综合分析，造成干船坞墙体出现裂缝的影响因素较多，通过“人、机、料、法、环”等几个方面进行归类，得出一系列干船坞墙体裂缝产生的主要因素。

2.1 混凝土配合比不当

在原混凝土配合比中，水泥用量大，具有较大可调空间，混凝土浇筑过程中，因水泥量大而产生大量水化热，引起混凝土温度高，温差大，是大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一。

2.2 钢筋保护层较大

翻阅及分析图纸发现干船坞坞墙墙体厚度为60 cm，保护层厚度为10cm，属于较大保护层的薄壁结构，薄壁结构大体积混凝土钢筋保护层过大使混凝土表面受到钢筋方向约束力不足，外部的10cm素混凝土位置易产生裂缝。

表1 干船坞坞尾裂缝统计表

2.3 养护措施不到位

由于墙身结构混凝土为立面结构，常规覆盖土工布并洒水养护难以使土工布有效贴合在墙体表面起到养护效果，且需要持续保持土工布保持湿润状态，而已补充表层水的不断蒸发，水资源利用率很低，多余的流淌水影响现场的作业环境，养护工作较难落实到位。

2.4 冬季施工外部温度低

温度控制标准包括浇筑温度、内表温差、内部最高温度和降温速率四个指标。对于夏季浇筑温度不高于30℃，冬季不低于5℃。内表温差应控制在5℃以内。混凝土内部温度不应高于70℃。降温速率不大于2℃/d。由于冬季施工外界温度低，混凝土浇筑温度低，内表温差大，内部温度较高同时降温速率过快使得混凝土极易产生裂缝。因坞墙墙身较高且面积较大通过铺设保温膜和棉被覆盖保温的方式经常出现破损和大风吹落的现象，难以达到较好的保温效果。

2.5 其他

除以上四个主要因素外，在施工过程中还发现混凝土振捣方式不正确，分段浇筑部位结合处处理不善，泵车、混凝土运输车数量少，模板拆除时间过早等问题，对混凝土裂缝的产生有一定的影响。

3.大体积混凝土防裂措施

3.1 优化配合比

通过实验室对干船坞墙身混凝土配合比的调整和优化，在原配合比（PB-001）基础上将混凝土中的水泥用量控制在470kg/m3以内，并尝试加入硅粉，优化得出墙身混凝土的三种新配合比（PB-002、PB-003、PB-004），经过实验比选，新配合比PB-004中加入硅粉，不仅减少了水泥的用量，降低了水泥的水化热，同时降低了混凝土内部温度，还提高了墙身混凝土的强度，将28d强度由原来的57.6MPa增长到65.6MPa。

表2 原配合比清单（kg/m3）

3.2 增加保护层约束力

（1）根据现场调查，裂缝出现的方向大多为竖向裂缝，在不改变10cm钢筋保护层厚度的情况下，项目部与设计沟通，调整横筋与竖筋的绑扎位置：将原图纸中竖筋在外侧、横筋在内侧，变更为横筋在外侧，竖筋在内侧，以此增加混凝土保护层横向约束力。

（2）根据以往经验分析，在不改变钢筋保护层厚度的情况下，在保护层中增加了钢筋防裂网片，增加保护层混凝土的约束力，以此减少船坞墙身裂缝出现。

3.3 调整混凝土养护方式

混凝土养护原理：混凝土终凝后，在一段时间内，水化反应仍在继续，若此时混凝土内部水份缺失，水化反应即会停止，从而会造成混凝土强度不再增长，同时也因为水份的缺失而引起表面干缩裂缝的产生，因此，为保证混凝土内有足够的水份，以满足继续水化的条件，必须对刚硬化的混凝土及时进行“养护”。也就是说“养护”的目的是阻止已硬化混凝土内部的水份蒸发而流失，并非一定需要洒水养护。通过现场实际调查及对混凝土养护的分析，将混凝土养护方式进行调整，具体调整如下：

（1）增加带模养护时间，在坞墙浇筑过程中，顶部浇筑标高低于模板2cm，混凝土凝固后，坞墙墙身顶部洒水可进行蓄水养护。

（2）将土工布洒水养护改进为人工涂刷养护液，通过养护液在混凝土表面形成薄膜对坞墙墙身混凝土表面进行养护。

（3）考虑船坞坞墙为有侧向外露的大体积混凝土结构，竖向侧面先采用覆贴塑料膜的方法保湿养护。在墙身模板拆除的过程中，外伸混凝土侧面的模板螺栓暂时不拆除，并使用其戳破塑料薄膜，令塑料薄膜被固定，在塑料膜外侧复贴3～5cm厚的泡沫板，同样也被外伸螺栓固定，而后在泡沫板的外侧可再包裹一层彩条布等防护层以保护不被意外受损，采用上述保湿保温措施后，即使内部温度很高（曾有中心温度达近80℃的工程经历），与大气温差较大的情况下，混凝土构件均未出现意外，同样在保湿保温的过程中，不必也不允许对保温材料进行洒水，即使浇洒经过加温的热水，也会因周边气温及湿度的影响，蒸发并带走混凝土表面的热量，使得其表面温度骤降产生破坏性的后果。

3.4 加强冬季施工保温措施

支设模板后，根据模板的尺寸留出作业空间，在模板外搭设保温棚，并做好通风设施，根据保温棚内的实时温度调整热风机数量，保障保温棚环境温度以此提高浇筑温度，减少内表温差和减缓降温速率，减少混凝土裂缝出现的数量。

3.5 优化现场管理

（1）经观察发现部分混凝土工缺少对混凝土振捣的操作经验，项目部规范技术交底工作，组织工人间施工交流活动，强化混凝土工对其施工工艺和质量的控制。

（2）浇筑墙身混凝土前，对底板拼接处的混凝土进行凿毛、清理，有效增强新旧混凝土粘合力。

（3）增加泵车和混凝土运输车的数量，加快混凝土浇筑速度，减少混凝土分层浇筑的时间间隔。

（4）延长模板拆除时间，使得混凝土强度到达38.9MPa后进行拆除，有效减少裂缝出现的数量。

4.结束语

大体积混凝土出现裂缝问题非常普遍，需要在项目施工前做好提前筹划，针对施工过程中遇到的问题，具体问题具体分析采取适当的措施进行处理。经过本工程裂缝控制的分析，有针对性的采取了对应措施，并对抗裂措施实施前后坞墙墙身裂缝数量进行了统计和对比，裂缝数量的得到有效控制，大大降低了干船坞坞墙结构混凝土裂缝出现数量。