港口与航道工程混凝土配合比设计和施工分析

肖敏

（中国铁建港航局集团有限公司，广东珠海 519000）

0 引言

水泥的特性也直接影响着港口建设和航道建设的品质，因为受建筑所处自然环境的影响，水泥必须具备比较强的抗氧化性、耐久、抗冲击性等性能，才可以增长建筑的寿命。所以想要提高水泥的特性，就必须对其配比做出严谨的工程设计，同时做好施工技术管理，以尽可能的保证水泥的特性。因为水泥中各种原料的品质及其相应的配比都需要通过实验室测试而确定，而且对整个程序都需要严密把握，同时还要严格遵照国际规范准则的规定进行检查，才可以保证为港口建设和航道建设的品质奠定了牢固的基石[1]。

1 港口与航道工程混凝土配合比设计和施工的意义

港口水运工程是构建区域综合交通网络体系的重要措施和途径，对提高我国对外开放水平、振兴区域经济具有重要意义。充分利用内河（海、湖等）航运占地少、投资规模小、运量大、货运节俭、能耗低的特点；挖掘交通优势和潜力，满足现代经济对交通网络多样性的要求；它在促进商品贸易和物流交流方面发挥着不可或缺的作用[2]。在现代交通网络建设中，港航工程建设是一个至关重要的节点。加快港口或航道所在地区的贸易往来是一项基础工程。对区域经济发展和民生建设具有巨大的正能量。在港航工程建设过程中，混凝土是工程建设的主角，混凝土配合比的设计与施工是港航工程建设的关键技术节点、重点和难点。科学确定混凝土配合比设计对保证港航建设工程质量具有十分重要的意义和作用。因此，必须予以高度重视[3]。

2 港口与航道工程混凝土配合比设计和施工的基本原则

港口航道工程的合理性是保证其基础发挥作用的关键。影响混凝土安定性的因素有很多：①水泥强度等级、水灰比、骨料类型和级配，以及石料的种类、颗粒级配和施工的内部和外部条件。②水泥的和易性、耐久性和经济性。因此，混凝土配合比的设计必须在保证质量的前提下，以节约原材料和成本为原则。其中，节约水泥用量是节约混凝土工程建设的关键，也是混凝土配合比设计的主要目标。其主要途径是：首先，掺入混凝土外加剂和减水剂不仅可以提高混凝土的工作性，而且可以节约水泥。例如，粉煤灰被用来代替一些水泥；其次，加强混凝土搅拌等工序的技术管理，提高混凝土的均匀性；最后，根据砂石品种和质量，科学地确定砂率和骨料级配，可以在保证混凝土优良质量的前提下达到节约水泥用量的目的[4]。

3 混凝土配合比设计前的准备工作

在实施混凝土配合比工程设计之前，必须做好前期准备管理工作，以确保混凝土配合比工程设计的顺利完成。对于有关的工程设计图样和对混凝土构件在结构要求上进行全方位的了解，确定混凝土浇筑中对混凝土强度和耐久的要求等，对结构件的截面要点设计工作以及混凝土钢筋的配置施工等都要加以详尽周到的了解，确定水泥浇筑中所需要水泥的种类和主要材料石子的粒度等，还要对有关工程材料进行全方位的了解，看是否具有特定的构造性能和特点，并以来决定了粗骨料的颗粒尺寸以及混凝土品种在工程应用上的选用。

4 混凝土配合比设计的材料选择

4.1 水胶比的选用

低水胶比是对于高性能的混凝土材料在实际使用过程中比较典型的特征之一。不管水泥材料的设计强度怎么样，对于较高性能的混凝土材料在水性胶比上都必须要低于0.40，以便提高水泥材料本身的耐久性和工程施工的密实度与强度。但实际已证明，相对地比较低的水性胶比也应小于或等于0.40。即使是由于水胶比发生变化及其微小的变化，也可以使水泥在强度上产生很大变化，但是对于能够实现较高性能的水泥在限制质量之时，就需要对其在使用过程中的水胶比变化加以严格控制，如果水胶比变化要低于0.40，则其自身强度就会因为水胶比的减小而逐步增强，因为未水化水泥的粒度往往是一个相对坚强细微的集料。待水胶比能够确定下来之后，接着需要再使用矿物的细掺料对强度加以调整。

4.2 减水剂的掺用量限制

为进一步提高高性能水泥的耐久率和抗拉强度，应当在其配制流程中选用较少的水量和水胶比。高效减水剂的应用可以很好的使最大流动性得到实现，同时，这也是中国现阶段惟一可以实现这一目标的技术措施。而最高效的减水剂所决定的影响，主要是靠掺量时水泥的塌落量。减水剂的设计用水量越大，其水泥材料的混凝土坍落量也就会更大。而至于最普通的高效减水剂，其自身都会有自身最佳的掺量，因此减水剂如果大于设计剂量，将必然会影响水泥的实际使用效果，从而影响项目建设的经济效益。

5 港口工程中混凝土配合比工作设计

施工中决定水泥配比工作质量的原因大致有二个方面，一个是关于水泥建筑材料的选用，而另外则是水泥调配工作时的各种具体配比。

（1）水泥的灰和水泥之间的配比作为确保施工中水泥配合比工作的灰水配比准则，有关人员必须按照其施工需要的水泥强度和混凝土耐久性条件，来描绘建筑混凝土灰水泥配比图。在图纸中，需要反映出其与建筑混凝土灰水配比的偏差限制，然后再按照相应规定进行灰水配比试验，以便得到较为完整的建筑混凝土灰水配比。

（2）水量的选用，施工中混凝土使用量必须按照其坍落度和沙石材料选用的实际状况来确定，比如：当水泥坍落度为30～50cm时，所选用的沙石材料，其最大粒度为80cm，而实际使用量则必须在160cm；当探路量约为50～70cm时，当砂石的最大粒度在80cm以上作用时，那用水量就需要在170kg以下。

6 具体的控制和调整

（1）材料选取和所用的沙、石料，一旦人们可以合理的利用并掌握用量，就能够防止问题出现。部分工程项目建筑在具体的生产过程中，通常只有加入细砂、砾石，但是它们在用的时候很轻易就超出了我们所需要的剂量，或者只有在用量较小的时候，才可以限制用量，而最终由于控制质量的误差，搅拌后产生的水泥品质很不好，所以，我们就需要确定建筑材料的剂量，并通过计算机的精确测量，对建筑材料的剂量加以控制。

（2）由于配比的调节，需要对砂石的材料用量选择及其含水率做出精确的数字记载，在实际生产中，我们需要先按照计算结果公式，测算出我们所要求材料的实际重量，然后再进行综合试验，但是如果有部分工人不能够严谨的按照规定作业，则就不可以进行准确的质量调查。具体措施，先调查沙、石和混凝土的平均含水量，然后再进行精确计量，接着进行标准的配比调整，以确定细砂、水泥混凝土的标准剂量，在这之后，如果我们选择了在混凝土施工的前三天，我们就要注意浇筑混凝土与清洗的工作不要同时进行[5]。

（3）在港口工程和航道施工过程中混凝土结构裂纹形成的原因，有很大部分都是由于环境温度的因素，对大体积混凝土浇筑施工，混凝土结构收到了环境温度的负面影响，这一般是因为利用热工水力所释放的热能时面临着相应的阻碍，如当混凝土强度和集热环境温度不同时，将对环境水和混凝土结构热进行相应措施。砂浆的内部收缩裂纹产生，当混凝土浇筑混凝土施工进行后，砂浆内会吸入大量的水分，使混凝土热水化造成了砂浆内部结构收缩。而砂浆的大抗拉强度，是砂浆裂纹产生的关键。尤其是在大体积混凝土浇筑施工中，砂浆的体积含量和总比较大。其他混凝土工程裂纹形成的因素，除以上二种最重要的内部因素以外，还是因为荷载等外部原因或对化学反应引起的，而所有这些原因都可能造成混凝土工程发生裂纹。

（4）在水泥成型、负载超过，或水泥碱-集料间的某些化学反应正在进行时，对在混凝土结构变化中的建筑结构，港口和航道工程中水泥施工已经实现了缝隙限制，而在水运施工中的大体面积水泥质量施工，则需要对与水泥之间形成缝隙的各种因素，根据管理的实际状况，采取合理的科学和可行的调控方法，以降低混泥在建时的最大的开裂的概率。水泥在施工物料的选型配置中必须选用适当的建筑材料，在施工前，如何选用适当的粉煤灰材料，就需要按施工方法掌握水灰比、水泥/混凝土比，并采用正确的计量方法对港口和航道施工中大体积的水灰比加以控制，并发展混凝土原材料水泥在施工过程，可以尽量减少水分的利用，以避免水泥内部温度差异和水分加热。同时水泥的品种也会影响水泥品质，对港口和航道施工水泥配合比设计和施工都有着很重要的影响。

（5）经过合理的扩张后，在硬化流程中的扩张后才可以形成钢筋和钢模，由于钢筋混凝土扩张与应力强度大小成正反比，所以如果钢筋混凝土陷入了扩张区，它的应力强度大小将会增大，它可通过补偿的应力强度而增大。经测算，为了避免影响混凝土结构浇筑，可以严格控制混凝土的浇筑环境温度对混凝土构成温度控制，在生产中，由于水泥纵贯浇筑的全过程。为了正确合理调节混凝土结构高温和水泥之间的热结合比，建筑师要调节混凝土结构高温，常常使用水或冰块予以降温，以保持混凝土结构的高温而不可以使混凝土构成高温产生变化。在大体面积混凝土浇筑时，必须考虑时间，秋冬季的上午或下午的时候是最合适的时间。在混凝土浇筑时，使混凝土上下气温尽量避免变化过大[6]。

7 在港口及航道工程混凝土浇筑过程中的注意事项

7.1 控制水泥产品质量

港口和航道等建筑的工程质量直接关系着中国水运事业的蓬勃发展，所以在采用水泥施工时，就必须要按照严格遵照规程要求的规范作业。由于水泥是建筑工程中最主要的施工建筑材料，所以水泥的特性也直接关系着建筑施工产品质量，而由于水泥的配制比例比在设计阶段时就已明确，所以在施工的过程中必须配合设计方案进行，并且不得任意改变钢筋等施工技术，同时强化对施工过程产品质量的监管为了保证水泥性能的稳定性，在水泥的分配、运送、施工、水泥、施工及其维护等几个环节上都必须严把质量关，以保证水泥建筑的工程质量。

7.2 钢筋层

钢筋和混凝土一直都是各项工程施工所采用的主要建筑材料，仅有混凝土无法进行施工，只能和钢筋搭配使用，才可以最大限度地发挥二者的功效。钢筋具有抗拉伸性和韧性，所以在应付工程设施的应力时可以发挥重要的作用。混凝土的配合比是按照设计阶段规定的，而对于钢筋而言，需要在质量上给予严格的把关。钢筋的选型非常重要，型号和规格一定要符合设计标准的要求，确保钢筋的质量。在施工的过程中，一定要注意钢筋与混凝土的配比，保证钢筋施工的精准度，确保工程的施工质量。

7.3 预制的混凝土

由于港口及航道建筑的建造要求较为特别，部分建筑必须在水面建造，但是在水面进行混凝土的配合比设计存在相当的困难，在地点以及时间上会收到相当的影响，但是可以在陆地上进行水泥预制，然后把预制好的混凝土运到水面浇筑，这不但能够提高混凝土的配合比特性，还可以极大的提升建筑效果。

7.4 防水涂料

因为港口和航道施工中的部分构件是位于水底的，而混凝土构件长时间遭受海水的冲刷会大大降低自身特性和使用寿命，所以需要进行混凝土构件防护工作。通常会在水泥构件上涂刷防水卷材，达到隔离防护的效果。但是防水卷材的品质十分关键，一定要使用高质量的涂料，确保涂料的保护性能。

8 结语

港口和航道工程建设在中国经济发展的过程中起到了很大的作用，其又是中国水运事业的主要枢纽，导致了港口和航运工程的建筑品质尤为重要。虽然混凝土是工程施工中的主要建筑材料，但因为建筑工程所处地理环境的特点，部分构件必须长时间处在水下工作，使得混凝土构件会受到各种应力和腐蚀的危害，因此大大降低了使用性能。所以必须提高水泥的性能，先做好水泥配合比设计与施工工作，并进行严格的测试之后，制订出最佳的水泥配合比。从水泥配合比的设计与施工都要实行全程监理，以保证中国港口和重要航运工程的建造质量，为中国水运事业的蓬勃发展打下了牢固的基石。