試論水工碼頭混凝土裂縫的成因與策略

劉紅曉

(長(zhǎng)江重慶航道工程局，400000)

試論水工碼頭混凝土裂縫的成因與策略

劉紅曉

(長(zhǎng)江重慶航道工程局，400000)

現(xiàn)在我國(guó)對(duì)碼頭的建設(shè)規(guī)模超過(guò)了世界上所有的國(guó)家，而且現(xiàn)在我國(guó)在建設(shè)碼頭的質(zhì)量上也在不斷地提高，這對(duì)我國(guó)的碼頭發(fā)展有很重要的作用。在進(jìn)行碼頭建設(shè)的時(shí)候會(huì)用到混凝土，混凝土也是建設(shè)碼頭過(guò)程中最重要的材料之一，混凝土材料選擇的是否合理對(duì)整個(gè)碼頭的建設(shè)質(zhì)量以及使用年限都有很大的作用。這篇文章通過(guò)對(duì)碼頭建筑中會(huì)用到的混凝土進(jìn)行分析討論的。

港口；混凝土；碼頭；開(kāi)裂；措施；原因

1 混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因

1.1 溫度應(yīng)力對(duì)混凝土的影響

在澆筑混凝土的時(shí)候，混凝土的成型會(huì)受到外界溫度變化的影響，這種因?yàn)橥饨鐪囟茸兓霈F(xiàn)變形的情況我們稱為是溫度應(yīng)力。我們澆筑的水工混凝土構(gòu)建出現(xiàn)裂縫的情況，從本質(zhì)上講就是因?yàn)槲覀儩仓幕炷两Y(jié)構(gòu)之間或者是不同的位置的溫度不同而引起的混凝土出現(xiàn)裂縫的情況，因?yàn)檫@時(shí)候的溫度應(yīng)力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了混凝土內(nèi)部的抗拉和拉伸值，所以混凝土才會(huì)開(kāi)裂。

研究表明，當(dāng)混凝土澆筑結(jié)束之后混凝土構(gòu)件的內(nèi)部溫度還會(huì)不斷的升高，而且，在混凝土剛剛澆筑完畢的時(shí)候，這時(shí)候的混凝土因?yàn)闈仓霈F(xiàn)的熱量不能夠很好地散發(fā)出來(lái)。混凝土的澆筑越來(lái)越厚，這時(shí)候混凝土的內(nèi)外溫度差距就變得越來(lái)越大。因?yàn)榇嬖跍夭睿裕炷羶?nèi)部的膨脹程度也會(huì)有所不同，這時(shí)候混凝土的內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)一定的壓應(yīng)力，而在混凝土澆筑的表面因?yàn)闇囟缺葍?nèi)部要低很多，所以在混凝土的澆筑表面會(huì)出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力。如果因?yàn)榛炷恋臐仓霈F(xiàn)的溫度梯度太高的話，那么就會(huì)因?yàn)榛炷羶?nèi)部的壓應(yīng)力以及混凝土澆筑表面出現(xiàn)的拉應(yīng)力兩者之間的關(guān)系會(huì)超過(guò)混凝土能夠承受的拉伸極限，那么這時(shí)候混凝土就會(huì)出現(xiàn)一定的裂縫了，如果這時(shí)候混凝土還在繼續(xù)澆筑，那么這個(gè)裂縫就會(huì)越來(lái)越大了。

1.2 收縮應(yīng)力對(duì)混凝土澆筑的影響

不同的混凝土結(jié)構(gòu)之間或者是相同的混凝土結(jié)構(gòu)但是不同的位置的變形原因都會(huì)有一定的差別，這時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)相互之間的制約或者是相互之間的影響，我們把這些相互之前的關(guān)系稱作約束，可以分成是內(nèi)部約束以及外部約束這兩種。外部約束對(duì)混凝土的澆筑會(huì)有一定的影響，混凝土澆筑的基礎(chǔ)位置，（比如說(shuō)巖石或者是原來(lái)澆筑好的混凝土基礎(chǔ)）這些都會(huì)對(duì)混凝土的澆筑形成一定的約束。混凝土澆筑結(jié)束之后會(huì)有一個(gè)降溫的過(guò)程，這時(shí)候如果省去這個(gè)階段而直接進(jìn)行新的混凝土澆筑的話，那么新澆筑的混凝土的體積會(huì)出現(xiàn)一定的收縮變形，這時(shí)候混凝土就會(huì)受到因?yàn)橥獠繙囟茸兓鴰?lái)的拉應(yīng)力，已經(jīng)澆筑好的混凝土也會(huì)出現(xiàn)一定的變形，這種變形的表現(xiàn)方式就是裂縫。內(nèi)部約束的影響主要表現(xiàn)在混凝土的降溫階段，正是因?yàn)閮?nèi)外溫差的存在才會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，這也是混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)裂縫的主要原因。因?yàn)闇夭畹拇嬖诰鸵鸹炷羶?nèi)部和外部之間的收縮率出現(xiàn)差異，此時(shí)混凝土的內(nèi)部就會(huì)對(duì)混凝土的外部有一定的約束，內(nèi)部的高溫就會(huì)抑制混凝土表面的收縮，這種相互作用的結(jié)果就導(dǎo)致了在混凝土澆筑過(guò)程中拉應(yīng)力的出現(xiàn)。如果因?yàn)闇囟炔町惗鸬睦瓚?yīng)力超過(guò)了混凝土能夠承受的拉伸極限，那么這時(shí)候已經(jīng)澆筑成型的混凝土裂縫就會(huì)加大了。

綜上所述，混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)裂縫的原因可以總結(jié)為：混凝土在澆筑過(guò)程中會(huì)存在一個(gè)升溫的階段，但是混凝土澆筑過(guò)程中一定要有一個(gè)降溫階段，由于這兩個(gè)階段的存在就會(huì)有一定的溫度應(yīng)力存在，再加上混凝土內(nèi)外溫差而引起的拉應(yīng)力，這兩方面共同作用的結(jié)果就導(dǎo)致了混凝土出現(xiàn)了裂縫，而且如果一直這樣澆筑的話，那么裂縫會(huì)越來(lái)越大。

2 防止混凝土開(kāi)裂的一些措施

想要控制混凝土開(kāi)裂是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，這就需要從混凝土的設(shè)計(jì)過(guò)程開(kāi)始去有效地避免混凝土在澆筑過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)裂縫的原因，然后對(duì)材料和具體的施工過(guò)程也要有相應(yīng)的辦法。

2.1 選用合適的材料

混凝土澆筑的原材料主要包括水泥、水以及一些粗細(xì)骨料，另外就是一些用的比較少的添加劑。混凝土澆筑在進(jìn)行水泥選擇的時(shí)候主要是選擇那些發(fā)熱量比較低的水泥，如果條件允許的話還可以選擇那些收縮性比較小或者是膨脹系數(shù)比較小的水泥，這種水泥在澆筑的過(guò)程中出現(xiàn)裂縫的可能就非常小了。混凝土在澆筑的過(guò)程中骨料占有量是比較大的，所以我們?cè)趯?duì)骨料進(jìn)行選擇地時(shí)候一定要選用膨脹系數(shù)比較小的骨料，因?yàn)楣橇系氖褂昧繉?shí)在是太大了，如果因?yàn)楣橇系馁|(zhì)量問(wèn)題而引起混凝土出現(xiàn)裂縫，那么混凝土在澆筑的過(guò)程就很難進(jìn)行下去了，因?yàn)檫@時(shí)候的混凝土出現(xiàn)的裂縫會(huì)非常大的。

2.2 設(shè)計(jì)出合理的混凝土比例

在對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要考慮的就是在具體的混凝土澆筑過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題，一定要盡量避免水泥和水接觸時(shí)產(chǎn)生的熱量太過(guò)集中，把混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生的熱量延緩或者是降低，這樣就可以有效地把混凝土內(nèi)部的溫度梯度降低了，這樣在澆筑混凝土的初期就不會(huì)出現(xiàn)裂縫了。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)配合比的時(shí)候一定要滿足混凝土的設(shè)計(jì)要求，而且一定要把混凝土的澆筑過(guò)程規(guī)范化，設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量少用水泥多用骨料，這樣就可以有效地減少水化熱的情況發(fā)生了，但是做這樣的設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要保證澆筑出來(lái)的混凝土能夠滿足要求。考慮到混凝土的耐久性，我們也可以用一定量的粉煤灰去代替水泥，具體的替換量要根據(jù)具體的工作需要去決定。但是必須要能夠滿足混凝土的工作要求。在混凝土的澆筑過(guò)程中還會(huì)用到一定量的外加劑，在選擇外加劑的時(shí)候，一定要進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去選取一種最合適的外加劑。對(duì)那些沒(méi)有鋼筋或者是鋼筋比較少的混凝土來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該在對(duì)混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候加入一定量的石塊。這樣不僅可以吸收水化熱，而且還可以在保證混凝土質(zhì)量的前提下節(jié)約成本。

2.3 對(duì)施工的具體控制

混凝土的具體澆筑過(guò)程是整個(gè)混凝土工作中的重中之重，對(duì)施工過(guò)程的控制也是混凝土澆筑過(guò)程城中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，如果對(duì)施工過(guò)程控制的比較合理還可以有效地避免混凝土出現(xiàn)裂縫。在具體的施工過(guò)程中可以按照這幾點(diǎn)去進(jìn)行具體的施工控制：第一，降低混凝土澆筑過(guò)程中的溫度。當(dāng)混凝土澆筑過(guò)程中的溫度降低了，就相當(dāng)于是加在混凝土上的壓力降低了，這時(shí)候混凝土出現(xiàn)裂縫的可能就會(huì)降低很多；第二，合理的應(yīng)用施工的技術(shù)以及施工的工藝。在具體的施工當(dāng)中，對(duì)工藝的選擇是非常重要的，還有就是一定要有過(guò)硬的施工技術(shù)，這樣才能夠保證施工的質(zhì)量能夠滿足要求，還有很重要的一點(diǎn)就是可以降低混凝土出現(xiàn)裂縫的概率；第三，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施。在混凝土澆筑結(jié)束之后還應(yīng)該對(duì)混凝土進(jìn)行一個(gè)比較全面的養(yǎng)護(hù)，這樣混凝土的使用年限可能會(huì)可以延長(zhǎng)一些，在養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中主要是對(duì)溫度的控制。

3 混凝土出現(xiàn)裂縫之后的處理措施

混凝土出現(xiàn)的裂縫主要有三種，第一，表面裂縫；第二，深層裂縫；第三，貫穿裂縫。在這三種裂縫形式中，表面裂縫只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶畛渚涂梢越鉀Q了，深層裂縫就需要具體的工作人員應(yīng)用專業(yè)的技術(shù)去解決，而貫穿裂縫引起的問(wèn)題就非常大了，嚴(yán)重的甚至需要重新進(jìn)行澆筑。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)在混凝土在碼頭上的應(yīng)用是非常廣泛的，但是就我國(guó)現(xiàn)在的混凝土澆筑水平來(lái)說(shuō)，還不能夠滿足我國(guó)碼頭的一些要求，所以我們必須要不斷地提高進(jìn)行澆筑混凝土的質(zhì)量，只有這樣我過(guò)的港口碼頭才會(huì)有一個(gè)更好的發(fā)展。

[1]鞠麗艷.《混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展》,商品混凝土,2012.5.

[2]劉軍,《淺論常見(jiàn)水工混凝土裂縫的種類及預(yù)防措施》,甘肅科技縱橫.2009(01).

[3]薛久東,《淺談前灣三期工程混凝土裂縫的防與治》,港口科技動(dòng)態(tài),2012.

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