試論水工碼頭混凝土裂縫的成因與策略

劉紅曉

(長江重慶航道工程局，400000)

試論水工碼頭混凝土裂縫的成因與策略

劉紅曉

(長江重慶航道工程局，400000)

現在我國對碼頭的建設規模超過了世界上所有的國家，而且現在我國在建設碼頭的質量上也在不斷地提高，這對我國的碼頭發展有很重要的作用。在進行碼頭建設的時候會用到混凝土，混凝土也是建設碼頭過程中最重要的材料之一，混凝土材料選擇的是否合理對整個碼頭的建設質量以及使用年限都有很大的作用。這篇文章通過對碼頭建筑中會用到的混凝土進行分析討論的。

港口；混凝土；碼頭；開裂；措施；原因

1 混凝土構件出現裂縫的原因

1.1 溫度應力對混凝土的影響

在澆筑混凝土的時候，混凝土的成型會受到外界溫度變化的影響，這種因為外界溫度變化而出現變形的情況我們稱為是溫度應力。我們澆筑的水工混凝土構建出現裂縫的情況，從本質上講就是因為我們澆筑的混凝土結構之間或者是不同的位置的溫度不同而引起的混凝土出現裂縫的情況，因為這時候的溫度應力已經遠遠超過了混凝土內部的抗拉和拉伸值，所以混凝土才會開裂。

研究表明，當混凝土澆筑結束之后混凝土構件的內部溫度還會不斷的升高，而且，在混凝土剛剛澆筑完畢的時候，這時候的混凝土因為澆筑而出現的熱量不能夠很好地散發出來。混凝土的澆筑越來越厚，這時候混凝土的內外溫度差距就變得越來越大。因為存在溫差，所以，混凝土內部的膨脹程度也會有所不同，這時候混凝土的內部就會出現一定的壓應力，而在混凝土澆筑的表面因為溫度比內部要低很多，所以在混凝土的澆筑表面會出現一定的拉應力。如果因為混凝土的澆筑而出現的溫度梯度太高的話，那么就會因為混凝土內部的壓應力以及混凝土澆筑表面出現的拉應力兩者之間的關系會超過混凝土能夠承受的拉伸極限，那么這時候混凝土就會出現一定的裂縫了，如果這時候混凝土還在繼續澆筑，那么這個裂縫就會越來越大了。

1.2 收縮應力對混凝土澆筑的影響

不同的混凝土結構之間或者是相同的混凝土結構但是不同的位置的變形原因都會有一定的差別，這時候，就會出現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系稱作約束，可以分成是內部約束以及外部約束這兩種。外部約束對混凝土的澆筑會有一定的影響，混凝土澆筑的基礎位置，（比如說巖石或者是原來澆筑好的混凝土基礎）這些都會對混凝土的澆筑形成一定的約束。混凝土澆筑結束之后會有一個降溫的過程，這時候如果省去這個階段而直接進行新的混凝土澆筑的話，那么新澆筑的混凝土的體積會出現一定的收縮變形，這時候混凝土就會受到因為外部溫度變化而帶來的拉應力，已經澆筑好的混凝土也會出現一定的變形，這種變形的表現方式就是裂縫。內部約束的影響主要表現在混凝土的降溫階段，正是因為內外溫差的存在才會導致混凝土出現裂縫，這也是混凝土澆筑過程中出現裂縫的主要原因。因為溫差的存在就引起混凝土內部和外部之間的收縮率出現差異，此時混凝土的內部就會對混凝土的外部有一定的約束，內部的高溫就會抑制混凝土表面的收縮，這種相互作用的結果就導致了在混凝土澆筑過程中拉應力的出現。如果因為溫度差異而引起的拉應力超過了混凝土能夠承受的拉伸極限，那么這時候已經澆筑成型的混凝土裂縫就會加大了。

綜上所述，混凝土澆筑過程中出現裂縫的原因可以總結為：混凝土在澆筑過程中會存在一個升溫的階段，但是混凝土澆筑過程中一定要有一個降溫階段，由于這兩個階段的存在就會有一定的溫度應力存在，再加上混凝土內外溫差而引起的拉應力，這兩方面共同作用的結果就導致了混凝土出現了裂縫，而且如果一直這樣澆筑的話，那么裂縫會越來越大。

2 防止混凝土開裂的一些措施

想要控制混凝土開裂是一個比較復雜的過程，這就需要從混凝土的設計過程開始去有效地避免混凝土在澆筑過程中可能會出現裂縫的原因，然后對材料和具體的施工過程也要有相應的辦法。

2.1 選用合適的材料

混凝土澆筑的原材料主要包括水泥、水以及一些粗細骨料，另外就是一些用的比較少的添加劑。混凝土澆筑在進行水泥選擇的時候主要是選擇那些發熱量比較低的水泥，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比較小的水泥，這種水泥在澆筑的過程中出現裂縫的可能就非常小了。混凝土在澆筑的過程中骨料占有量是比較大的，所以我們在對骨料進行選擇地時候一定要選用膨脹系數比較小的骨料，因為骨料的使用量實在是太大了，如果因為骨料的質量問題而引起混凝土出現裂縫，那么混凝土在澆筑的過程就很難進行下去了，因為這時候的混凝土出現的裂縫會非常大的。

2.2 設計出合理的混凝土比例

在對混凝土的設計過程中，首先要考慮的就是在具體的混凝土澆筑過程中會出現的一些問題，一定要盡量避免水泥和水接觸時產生的熱量太過集中，把混凝土澆筑過程中產生的熱量延緩或者是降低，這樣就可以有效地把混凝土內部的溫度梯度降低了，這樣在澆筑混凝土的初期就不會出現裂縫了。

我們在設計配合比的時候一定要滿足混凝土的設計要求，而且一定要把混凝土的澆筑過程規范化，設計的時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生了，但是做這樣的設計的時候一定要保證澆筑出來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。在混凝土的澆筑過程中還會用到一定量的外加劑，在選擇外加劑的時候，一定要進行試驗，通過實驗結果去選取一種最合適的外加劑。對那些沒有鋼筋或者是鋼筋比較少的混凝土來說，我們應該在對混凝土進行設計的時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量的前提下節約成本。

2.3 對施工的具體控制

混凝土的具體澆筑過程是整個混凝土工作中的重中之重，對施工過程的控制也是混凝土澆筑過程城中的一個非常重要的環節，如果對施工過程控制的比較合理還可以有效地避免混凝土出現裂縫。在具體的施工過程中可以按照這幾點去進行具體的施工控制：第一，降低混凝土澆筑過程中的溫度。當混凝土澆筑過程中的溫度降低了，就相當于是加在混凝土上的壓力降低了，這時候混凝土出現裂縫的可能就會降低很多；第二，合理的應用施工的技術以及施工的工藝。在具體的施工當中，對工藝的選擇是非常重要的，還有就是一定要有過硬的施工技術，這樣才能夠保證施工的質量能夠滿足要求，還有很重要的一點就是可以降低混凝土出現裂縫的概率；第三，加強養護措施。在混凝土澆筑結束之后還應該對混凝土進行一個比較全面的養護，這樣混凝土的使用年限可能會可以延長一些，在養護的過程中主要是對溫度的控制。

3 混凝土出現裂縫之后的處理措施

混凝土出現的裂縫主要有三種，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，表面裂縫只要進行適當的填充就可以解決了，深層裂縫就需要具體的工作人員應用專業的技術去解決，而貫穿裂縫引起的問題就非常大了，嚴重的甚至需要重新進行澆筑。

4 結語

總而言之，現在混凝土在碼頭上的應用是非常廣泛的，但是就我國現在的混凝土澆筑水平來說，還不能夠滿足我國碼頭的一些要求，所以我們必須要不斷地提高進行澆筑混凝土的質量，只有這樣我過的港口碼頭才會有一個更好的發展。

[1]鞠麗艷.《混凝土裂縫抑制措施的研究進展》,商品混凝土,2012.5.

[2]劉軍,《淺論常見水工混凝土裂縫的種類及預防措施》,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》,港口科技動態,2012.

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