摻纖維素纖維碼頭面層混凝土的施工質量控制

孫錢平，劉瑞建，陳玉華

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 工程概況

天津南港工業區建材碼頭工程是濱海新區開發建設南港的第一個標志性碼頭工程，碼頭面層的質量優劣是控制碼頭整體外觀質量的關鍵，因此做好碼頭面層混凝土施工的技術質量管理顯得尤為重要。該工程位于南港工業區西北角，建成后的碼頭為棧橋式布置，碼頭岸線長度為300 m，其中西側63 m為重件段，碼頭頂面高程6.0 m（新港理論高程，下同），碼頭前沿設計水底高程-8.5 m，遠期可浚深至-11.5 m。碼頭結構按近期能夠停靠1 000噸級到5 000噸級散雜貨，遠期可停靠20 000噸級通用散雜船舶。

碼頭樁臺總寬45 m，前方樁臺寬15.5 m，后方樁臺寬29.5 m。碼頭共分5個結構段，包含一個重件結構段和4個標準結構段。上部結構均為梁板安裝，最后以接頭連接為一個整體的結構形式。同時碼頭通過三座引橋與岸連接，引橋總長23 m，其中重件引橋寬30 m，其余兩座引橋寬20 m，上部結構也為預制安裝預應力梁、板的結構形式（見圖1）。

本區的大風天氣過程主要是冬、春季的寒潮和夏、秋季的臺風（含熱帶風暴），寒潮大風較為頻繁，臺風（含熱帶風暴）大風出現頻率較小。本區歷年平均風速4.5 m/s，最大風速26.5 m/s，風向E；極大風速48.7 m/s，風向N。

碼頭面層施工在4月至5月初，具有風沙多、臺風較頻繁且風力大、天氣變化頻繁、時常需要采取緊急避風措施的特點。因此需對碼頭面層混凝土鋪設塑料薄膜和土工布覆蓋并對周邊進行壓實處理，防止大風將養護措施刮掉。同時該區域具有地處外海，晝夜溫差大、后面土方交叉作業、混凝土的運距較遠等諸多不利因素，使得面層混凝土的施工質量難以控制。

碼頭面層混凝土裂縫的產生比較復雜，但整體上可分為塑性收縮裂縫，結構沉降裂縫，疲勞荷載裂縫。本文通過對碼頭面層混凝土裂縫產生原因的分析，在充分做好施工技術準備工作的前提下，嚴格執行施工技術方案，在混凝土中摻入一定比例的纖維素纖維，對防止碼頭面層混凝土塑性裂縫的產生起到了很好的作用。

2 碼頭面層裂縫形成原因

混凝土由于水泥的水化熱作用產生一定的化學收縮和物理收縮，引起了砂漿體積的變化，在骨料與砂漿界面上產生了分布極不均勻的拉應力，破壞了粗骨料與砂漿界面，形成分布不均勻的界面微裂縫；同時由于混凝土成型后部分表面水的蒸發，部分上升的水分被粗骨料阻止，積聚在粗骨料的下緣，硬化后的混凝土也會產生界面微裂縫。界面微裂縫受外力作用下產生的拉應力很容易在微裂縫頂端形成應力集中，且隨著拉應力的增大，將導致裂縫的進一步延伸、匯合、擴大，以致最后形成可見的裂縫現象[1]。

而原材料的質量、施工過程中的控制、外界環境的影響、結構設計的缺陷都將與這些質量問題密切相關。高樁碼頭面層混凝土的裂縫主要源自混凝土的塑性裂縫和結構的不均勻沉降，而前者直接與施工工藝有著密切的聯系，這是施工中控制面層混凝土裂縫的重點。

2.1 原材料質量

原材料的質量與面層裂縫的產生有著直接的聯系，主要包括水泥的品種，粗細骨料的規格、含泥量、泥塊含量等指標，外加劑的品種、摻合料的種類、以及所用的防裂輔助材料等。不相適應的原材料直接對混凝土的強度、硬化速度、混凝土的和易性、后期混凝土的收縮產生影響，最終將反應到裂縫的產生和擴大。

2.2 施工措施

施工過程中，混凝土原材料計量不準確、水灰比控制不嚴、攪拌時間短、拌合不均勻，混凝土澆筑時分灰不均勻、振搗不均勻、操作人員的腳隨意踩踏填補不當、抹面的時間控制不當等都會使混凝土產生不均勻收縮而形成裂縫。此外，混凝土的分條鋸縫不及時，養護不及時、不到位，養護時間短，外加荷載提前上碼頭面層等都會加劇混凝土面裂縫產生和擴大。

3 碼頭面層施工工藝及質量控制

為防止結構變形造成碼頭面層形成結構裂縫，碼頭面層混凝土的施工采取合理的分條、分段。分條設置在碼頭安裝大板邊緣往外返10 mm的位置處；分段按每個結構段結構縫裝置作為分段邊緣，每個結構段的切縫以安裝的預制板為參考，往內返50 mm進行彈線切割，有坡度設置的地方在每條施工縫處設置好標高，分段分條、切割縫以及放坡標高在施工準備前必須制作施工圖紙，按圖紙進行施工和控制。

3.1 工藝流程

施工碼頭面層混凝土時，采用槽鋼支立側模、分條分段澆筑，采用震動梁振搗，壓輥滾壓和機械抹面的施工工藝，具體工藝流程見圖2。

圖2 碼頭面層施工工藝流程圖

3.2 碼頭面層施工質量控制

3.2.1 施工前準備工作

在碼頭面層施工前，需按編制的施工方案制定詳細的施工計劃，并嚴格按照計劃實施，同時做好施工作業人員的技術質量、安全交底。在對碼頭面層進行測量放線前，須將基層清理干凈，鑿除浮漿和松動的混凝土。采用槽鋼和每個1.5 m沖砂漿墩相結合的措施控制面層模板標高，最后再進行復測，確認無誤后再進行模板的加固。用M15的砂漿進行填隙處理，切記面層內側的砂漿與模板相齊，不能深入面層底部，待砂漿達到一定強度后方可進行混凝土的澆注。澆注前需潤濕基層6 h以上，且鋪撒一薄層同水灰比的水泥砂漿，以增強新老混凝土的黏結力，對模板涂刷脫模劑。

3.2.2 混凝土的質量控制

在碼頭面層混凝土澆注前，需對原材進行檢驗，檢驗合格進行配合比設計[2]，其配合比數據見表1，設計坍落度為80～120 mm，水灰比0.44，砂率42%，砂子為中砂，碎石為5～25 mm的級配碎石，各項檢測指標均符合標準規范要求[3]。

表1 碼頭面層混凝土配合比C30（摻加纖維素纖維）（kg·m-）3

碼頭面層混凝土具有面積大，厚度薄的特點；碼頭面層施工地處海邊，風力頻繁且風力較大，時常有7～8級的陣風；同時后方土方作業相互交叉作業干擾，給混凝土面層施工防裂帶來了極大的挑戰。

在工程中采用的纖維素纖維具有天然的親水性、握裹力強、比表面積大、韌性和強度高等特點。同時加入混凝土中，在水的浸泡和外力作用下，形成大量均勻分布的細小纖維，可有效阻止混凝土塑性收縮，干縮和溫度變化而引起的裂縫的產生。同時該纖維素纖維在使用中較方便，無需調整混凝土配合比，與粗骨料一起添加，延長攪拌時間40～60 s，顯著改善混凝土的和易性，提高混凝土的力學性能，增強混凝土的抗滲能力。結合使用說明和標準規范要求[4]，在面層混凝土中以1 kg/m3的量進行摻加，纖維素纖維的主要檢測指標如表2所示。

表2 纖維素纖維單項檢測表

在混凝土攪拌過程中，嚴格執行配合比原材用量。針對雨水天氣，適時測量骨料的含水量，嚴格控制水灰比。做好混凝土試塊的制作和養護，加強同條件養護試塊強度的跟蹤試驗，同時對混凝土坍落度進行現場測試。

3.2.3 施工過程中的質量控制

在混凝土澆注過程中，科學、精心組織，即時掌握天氣變化情況，避免正午和大風天氣下施工，采用專門制作的面層防護棚進行遮蓋和防護，防止受太陽直射或大風直接吹擊混凝土表面。對遇到有預埋件時，在碼頭面層下5 cm處沿著預埋件周邊鋪設二層鋼絲網片，防止混凝土面層在預埋件四角位置產生裂紋。

混凝土澆注完畢后先用碾壓滾杠來回滾壓，之后采用電抹子進行抹面，壓光3-5次直到不再有壓紋的出現為止，再根據設計要求，采用排筆或其它工具均勻拉毛處理。處理完成后及時用塑料膜進行保水養護，如若混凝土表面太干燥可適量撒點水，防止混凝土被風吹干失水而產生干縮裂縫，再在塑料膜上覆蓋土工布，用淡水潮濕養護15～24 h，待強度達到10 MPa后進行切縫處理[5]。

切縫應根據現場和同條件試塊強度增長情況掌握好時間，以不飛邊、掉角為準進行切縫，嚴格控制4 cm的切縫深度。待切縫完成并清掃完畢后再次用土工布覆蓋，進行潮濕養護14～21 d，由專人負責，密切關注天氣變化情況，分條分段做好混凝土的養護記錄。

施工過程中，嚴格控制混凝土的虛鋪厚度，做到不踩踏，不后補混凝土，振搗均勻。碼頭面層混凝土需間隔澆筑，即隔一條澆一條，最后待達到一定強度后澆注兩段之間的空檔。

3.3 纖維素纖維的施工成效

纖維素纖維與其它纖維相比，具有較高的親水性能，分散能力強，絲狀細小，比表面積大，握裹力強，韌性和強度高。所拌制的混凝土坍落度易受控，不會產生離散現象，黏聚性強且施工和易性好。

通過對比混凝土抗壓強度，摻加纖維素纖維混凝土強度比同等配合比強度高，其耐沖擊能力、韌性等耐久性也都相應的提高。通過對摻加纖維素纖維碼頭面層混凝土的施工質量綜合控制，嚴格把好各項施工程序，碼頭面層達到了較好的感觀質量。

4 結語

1） 由于纖維素纖維特殊的親水性能和良好的分散性能等特點，在碼頭面層混凝土中摻入纖維素纖維有效地防止了塑性收縮裂縫；

2）在新老混凝土界面灑水潤濕6 h以上，澆筑混凝土前再鋪撒相同水灰比的薄層水泥砂漿，增強了新老混凝土的黏結力；

3） 面對外海和陸側惡劣的施工環境，面層防護棚的制作和使用削弱了外界環境帶來的影響，對控制面層混凝土的施工質量起到了很好的作用；

4） 攪拌混凝土過程中，嚴格控制原材料的質量、原材料的稱量計量，攪拌時間和水灰比，提高了混凝土施工性能，增強了混凝土的抗裂性能；

5） 施工中采用的震動梁振搗器、機械式的電抹子對壓面、收面起到了很好的作用，防止了早期由于風干而產生的微裂紋；

6）對新澆注的混凝土面鋪設塑料薄膜進行保水養護，外用土工布進行加蓋，直接與外界空氣隔絕，阻礙了外界氣溫和風向風力帶來的影響；同時嚴格的潮濕養護措施對混凝土后期強度的穩步增長和防止混凝土的裂縫增長起到了很好的作用；

7） 根據天氣、現場和混凝土強度增長情況綜合判斷切縫時間，及時切縫可以有效地減少收縮裂縫的產生。

經過工程實例證明，摻入纖維素纖維的碼頭面層混凝土在科學合理工藝的指導和嚴格的施工措施的管理控制下，碼頭面層產生裂縫的幾率得到顯著降低。

[1]李世華.碼頭現澆混凝土面層早期裂縫的探討[J].水運工程，2002（7）：69-71.

[2] 黃沛，金秀坤，王新剛.天津港高樁碼頭面層混凝土裂縫成因及裂縫控制技術措施[J].中國港灣建設，2009（1）：22-24.

[3]JTS257―2008，水運工程質量檢驗評定標準[S].

[4]JTS202―2011，水運工程混凝土施工規范[S].

[5]田愛芝.大面積混凝土地面施工的質量措施和工藝[J].科技情報開發與經濟，2003（10）：270-271.