论码头工程砼面层裂缝的成因及处理

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摘要：本码头施工的面层裂缝现象较为常见，但不容忽视，关系到施工的质量。码头混凝土砼面层裂缝表现地尤为突出。有必要采取一定的设计与施工措施，可以克服并控制住很多的裂缝。为了进一步加强对码头砼面层混凝土裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对码头砼面层混凝土建筑物裂缝的种类和产生的原因进行分析，以方便设计、施工，找出控制裂缝的可行办法，达到防患于未然的作用 。从几个方面分析了产生的原因，并针对提出了解决的方法。
关键词：码头 裂缝 处理方法
　　一、工程概况
　　京杭运河常州市区段改线工程建设的西港池全长1195m，港区陆域占地面积247亩，码头前沿设置18个泊位：散货泊位7个（1000T泊位4个，500T泊位3个），件杂货泊位6个，多用途泊位5个。起讫桩号为6K+510～7K+705，其主体结构形式为钢筋砼扶壁式码头。
　　
　　二、混凝土收缩引起的裂缝
　　
　　混凝土主要是由水泥和水发生水化反应而形成水泥胶体，将砂、石等材料胶合起来的一种非匀质材料，其功能主要是设计用来抗压。混凝土的材料的非均匀性，对混凝土抗拉甚为敏感，故抗拉强度的离散程度远大于抗压强度。混凝土裂缝绝大多数是由抗拉强度和极限拉伸不足而引起的。混凝土浇筑后，其裂缝有粘着裂缝和水泥石裂缝，粘着裂缝主要是在混凝土干燥硬化的水化过程中，由于水泥石、骨料的干缩系数不同，在水泥石与骨料间产生极为微细的分裂裂缝，当混凝土受温湿作用，产生内力时，粘着裂缝就慢慢扩大，深入附近的水泥石，而在混凝土面层产生网状连续的裂缝。
　　在没有外部荷载作用时，施工期码头面层出现裂缝主要是混凝土自身的收缩变形超过其拉伸极限而引起的，而影响该变形的因素有组成材料的性质、水灰比、外界约束、时间及环境温湿度等。混凝土的收缩分为硬化收缩、塑性收缩、失水干缩，当收缩变形得不到满足时，将引起变形应力（内应力）。工程上80％的裂缝是因变形而产生的，具体分以下几种情况：
　　1、硬化收缩 混凝土的收缩过程实际上是水泥和水发生水化作用的过程，在此过程中，混凝土的收缩变形可正可负，普通硅酸盐水泥混凝土的收缩变形是正的，即缩小变形，而矿碴硅酸盐水泥及掺粉煤灰混凝土的收缩变形是负的，即膨胀变形，对抵抗裂缝的产生有利。
　　2、塑性收缩 混凝土浇筑4～10h左右，水泥水化反应剧烈，水泥凝胶的晶体结构越来越多，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩，这都发生在初凝过程，终凝以前。一般情况下，码头面层的顶面先干，内部后干，致使外部发生塑性收缩，而内部还未发生，这时就使面层顶部任一微小的单元体受到变形产生的拉应力作用。而此时混凝土处于凝结过程或硬化初期，抗拉强度极低，极易产生裂缝。
　　3、失水干缩 混凝土中含有大量的空隙，粗细毛细孔。这些空隙、毛细孔中存在着以物理力学结合水方式存在的自由水及以物理化学方式结合的吸附水。当环境干燥，太阳直射时，自由水先期蒸发，并且在细孔及微细毛细孔中产生毛细压力，水泥石承受毛细压力后产生压缩变形。待毛细水蒸发后，进一步蒸发吸附水，首先蒸发晶格间的水分，其次蒸发分子层中的吸附水。因为砂、石的压缩率低，水泥石的压缩率高，所以这些水分的蒸发引起显著的水泥石压缩，产生混凝土干缩变形的主要部分，也即码头面层裂缝的主要原因。
　　处理及解决办法主要有：
　　1、在混凝土中加铺钢丝网或加一种防裂材料丙纶纤维，规格19mm，添加量为0.8-～0.9kg/m3，这样可以减少混凝土的沉降收缩；同时可以提高混凝土的抗拉强度，增强混凝土的韧性。
　　2、在混凝土浇注过程中，对于局部表面出现的泌水，用海棉或其他工具及时析出。完成后马上用塑料薄膜将砼表面覆盖，防止水分蒸发。
　　3、经过多次压光抹面后，在混凝土初凝后，先用塑料薄膜将砼表面覆盖养生。等混凝土终凝后，改用粘垫覆盖，并洒水湿润养护

三、施工人为因素引起裂缝处理办法
　　
　　1、混凝土搅拌时间太短，则拌出的混凝土不均匀，水泥浆不能将骨料充分包裹，甚至本该与水泥结合的水成了自由水，而水泥得不到水化，这样既增大了内部孔隙率，又降低了混凝土的强度，同时表层水泥砂浆因未拌匀，受不均匀材料的胀缩作用会产生无规则网状裂缝。
　　2、混凝土搅拌时间太长，细骨料因磨损将增加表面积，在不增加用水量的情况下，和易性必然降低，而且在不停的搅拌中，水分会挥发，混凝土和易性更低。这就可能使得浇筑不均匀，或者发生塑性收缩，或者发生材料离析，导致面层裂缝。
　　3、浇筑速度太快，由于码头面层较薄，单位面积上需要的混凝土量较少，如果浇筑太快，振捣、抹面跟不上，混凝土中的水分蒸发变干，工人有时就会加水。一方面来不及全面振捣会使振捣不密实，混凝土沉陷、泌水；另一方面人为加水，改变水灰比，又无法充分拌和，会在混凝土内部产生不均匀的自由水，增加孔隙率，也就增大了混凝土的干缩，导致裂缝发生。
　　 4、早期养护不当，因为码头面层较薄，面积较大，水分极易在阳光、风力作用下挥发。而早期混凝土抵抗变形的能力相对较弱，根据混凝土收缩的微观原理，必须降低其内部自由水和吸附水的蒸发速度，所以必须在混凝土结硬后就要进行恰当的养护。养护不当，水分挥发的越早、越快，则裂缝产生的越早、越快，现象就越严重。
　　5、施工原因引起的裂缝应从施工管理、监理方面进行严格控制，主要有针对性的做好几个方面：
　　（1）严格控制混凝土搅拌时间，不能太短或太长，搅拌时间太短易造成水泥浆与骨料不能充分包裹，降低混凝土的强度；搅拌时间太长会造成细骨料磨损，减少和易性，造成浇筑不均匀；一般自落式搅拌机搅拌时间不少于2分钟，有条件情况下最好进行试拌，调整确定具体搅拌时间；
　　（2）控制混凝土的浇筑速度，特别是气温较高时，浇筑、振捣、抹面三个环节要配合得当，不能脱节，同时禁止在施工过程是随意增减用水量，确保水灰比；
　　（3）加强混凝土的早期养护，混凝土养护期间应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖（可采用蓬布、塑料布等进行覆盖），防止表面水分蒸发。暴露面保护层混凝土初凝前，应卷起覆盖物，用抹子搓压表面至少二遍，使之平整后再次覆盖，此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面，直至混凝土终凝为止。
　　
　　四、结 语
　　
　　本文对混凝土裂缝成因与防治措施之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键，在施工中应切实重视起来，最好采用混凝土养护剂养护措施。这就要求技术人员在具体施工中要多观察、多比较、多分析、多总结，根据工程的不同情况，采取不同的方法进行防止，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
　　
　　参考文献：
　　[1]《水运工程混凝土施工规范》 JTJ268-1996
　　[2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展.混凝土，2002. 5.
　　[3]郭仕万，肖欣，赵和平.混凝土施工中的裂缝控制.山西水利科技，2000.11