基于高樁碼頭結(jié)構(gòu)的混凝土裂縫成因及防治措施探討

蔣正施

【摘要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受設(shè)計、施工、使用及自然條件等多方面的綜合影響，致使混凝土表面和內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，內(nèi)部鋼筋銹蝕，直接影響內(nèi)河高樁碼頭整體使用壽命。基于此，本文針對高樁碼頭結(jié)構(gòu)的混凝土裂縫成因及防治措施進行分析探討。【關(guān)鍵詞】高樁碼頭結(jié)構(gòu)；混凝土裂縫；成因；防治措施1、前言某沿江港口某高樁墩臺式碼頭由樁基群和多個前、后墩臺組成。其中墩臺厚2.8m，長度與寬度均約為30m，大部分墩臺面層配1層鋼筋，鋼筋直徑為28mm，鋼筋間距為150mm，面層保護層設(shè)計厚度為50mm。墩臺混凝土分多層澆筑，其中面層混凝土厚約50cm。在墩臺早期施工中，采用了C40摻粉煤灰的混凝土，面層混凝土為整塊澆筑，在澆筑完成后的5～20d齡期內(nèi)面層混凝土出現(xiàn)大量的平行和垂直于碼頭岸線方向的長裂縫，并伴隨有其他方向上的短淺裂縫，且采取了面層分塊施工、調(diào)整混凝土配合比等措施，以大幅度減少混凝土面層深長裂縫。然而，仍然在混凝土澆筑施工養(yǎng)護期內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量不規(guī)則的、長度較短的淺層裂縫產(chǎn)生。經(jīng)現(xiàn)場考察分析，墩臺中下層混凝土并未開裂，裂縫僅出現(xiàn)于墩臺面層。因此，結(jié)合面層混凝土結(jié)構(gòu)形式以及約束特征，根據(jù)裂縫對面層混凝土外觀及耐久性的影響程度，墩臺面層混凝土裂縫可分為主要龜裂、結(jié)構(gòu)性裂縫以及沿鋼筋頂部裂縫3種形式。2、混凝土的開裂機理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，通常是由混凝土內(nèi)部的微裂縫通過外部作用發(fā)展而形成的。其中外部作用包括兩個方面，一是外部荷載對混凝土結(jié)構(gòu)的直接作用，二是混凝土收縮、溫差、強迫位移等間接作用。混凝土是多種相態(tài)多種物質(zhì)構(gòu)成的復合體，由于攪拌、運輸、泵送、振搗等引起混凝土拌合物的離析、沁水現(xiàn)象，致使混凝土內(nèi)各種物質(zhì)混合形成多相態(tài)、非均勻、復合型材料，澆筑成型的混凝土結(jié)構(gòu)因內(nèi)部存在空隙和裂縫直接影響其內(nèi)部連續(xù)性。盡管混凝土內(nèi)部存在多種缺陷和內(nèi)部應(yīng)力，但混凝土構(gòu)件要產(chǎn)生可見裂縫，還需要一定的外部條件。引起裂縫的最普通原因是強迫變形，即在各種間接的外界作用下，混凝土內(nèi)部發(fā)生強制性變形。當受拉應(yīng)變超過混凝土極限拉應(yīng)變以后，即沿垂直于拉應(yīng)變的方向上開裂，裂縫寬度達到一定程度后，即形成可見裂縫。3、碼頭現(xiàn)澆面層裂縫成因分析3.1龜裂⑴內(nèi)部原因混凝土材料中粗骨料級配不良，石子含泥量、片狀及細顆粒含量偏大；混凝土配合比不當，未添加抗裂摻合料；混凝土現(xiàn)澆時坍落度偏大，振搗過后粗骨料下沉，水泥砂漿上浮，導致混凝土上下不均勻，從而產(chǎn)生收縮裂縫。⑵外部原因混凝土澆筑前，預制面板未充分濕潤導致其大量吸收面層底部混凝土的水分，使面層混凝土產(chǎn)生不均勻收縮；混凝土布料不均勻，采用振搗器趕運混凝土，造成混凝土粗骨料不均勻；混凝土振搗時插點隨意不均勻，振搗時間不一致，導致面層混凝土不均勻；高溫天氣或大風天氣澆筑面層混凝土，造成面層表面水分損失過快；面層養(yǎng)護時間不足，造成混凝土面失水過多。3.2結(jié)構(gòu)性裂縫⑴預制面板安裝時擱置處的座漿鋪設(shè)不連續(xù)、不飽滿，不能很好的將面層上的荷載均勻傳遞。面層加載后，預制面板在擱置脫空處產(chǎn)生下墜，產(chǎn)生彎剪應(yīng)力，若面層混凝土不能承受時，會順著板的方向產(chǎn)生裂縫。⑵梁頂、板縫未先澆筑混凝土，這樣會造成梁頂及板縫位置的混凝土厚度比其余位置的混凝土厚度大，這樣在混凝土干縮過程中造成收縮不均勻，產(chǎn)生裂縫。⑶梁頂、板縫混凝土澆筑后，未等混凝土完全定型就進行面層混凝土澆筑，這樣梁頂。板縫位置的混凝土收縮量比其余部位大，因此就會引起面層混凝土產(chǎn)生裂縫。3.3沿鋼筋頂部裂縫由于混凝土保護層厚度沒有按照設(shè)計要求進行施工，或者梁頂鋼筋設(shè)計過密，就會在混凝土干縮過程中引起混凝土從鋼筋頂部產(chǎn)生裂縫。4、面層混凝土裂縫控制措施為有效控制碼頭面層裂縫的產(chǎn)生，從以下方面采取了控制措施：（1）加強混凝土質(zhì)量控制，由于墩臺混凝土采用商品混凝土，因此施工單位需針對不同批次、不同工程部位的混凝土原材料性能及混凝土早期性能進行控制，包括對混凝土坍落度、含氣量、泌水率、凝結(jié)時間、抗壓強度等相關(guān)物理性能進行跟蹤記錄及備案，如出現(xiàn)原材料質(zhì)量波動、混凝土性能波動等情況應(yīng)及時做出相關(guān)調(diào)整。（2）在施工條件允許的條件下，適當減少墩臺每一層之間的澆筑時間間隔。減少每一層混凝土之間澆筑時間間隔能夠有效減小新舊混凝土之間的體積收縮差，能夠減少面層混凝土受到的約束。（3）面層混凝土建議采用考慮后澆帶的分塊施工工藝。后澆帶可有效預防現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮造成的裂縫，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。（4）面層混凝土二次抹面工藝。在混凝土終凝前1～2h采用二次抹壓處理工藝，并及時用塑料薄膜覆蓋，可有效控制混凝土表面非結(jié)構(gòu)性細小裂縫的出現(xiàn)和開展，避免混凝土表面水分過快散失出現(xiàn)干縮裂縫，必要時，可在混凝土終凝前1～2h進行多次抺壓處理。（5）采用防裂鋼絲網(wǎng)。在面層混凝土采用防裂鋼絲網(wǎng)片，可有效分散面層混凝土硬化過程中的收縮應(yīng)力。保護層厚度控制，施工過程中需加強對面層混凝土保護層厚度的控制，避免厚度偏差過大。加強養(yǎng)護工藝，注意面層混凝土早期的養(yǎng)護，可考慮表面噴灑保水劑或采用蓄水養(yǎng)護工藝、土工布加塑料薄膜養(yǎng)護等等，減少早期干燥收縮裂縫及塑性裂縫的產(chǎn)生。（6）切縫。切縫宜在混凝土強度達到10MPa后再進行，面層中的切縫分為縱縫和橫縫。切縫前規(guī)劃好切縫的位置，且用墨線彈出需切縫的位置。切縫時間控制：一般要求面層混凝土澆筑后的24h內(nèi)應(yīng)完成切割。現(xiàn)場切割時，需觀察切縫處混凝土邊緣光潔度，如出現(xiàn)啃邊現(xiàn)象，可暫緩切縫，待混凝土強度提高后再切縫。5、結(jié)語高樁碼頭結(jié)構(gòu)混凝土裂縫是影響結(jié)構(gòu)耐久性的最大隱患，裂縫的引起往往是多種因素綜合作用的結(jié)果。與此同時，對于裂縫的防治是一個系統(tǒng)的工程，如果單從某一個方面采取措施往往達不到預期效果，因此對于碼頭面層裂縫防治必須在多方面的同時采取措施。參考文獻：[1] JTJ302-2006.港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范[S].[2] JTS311-2011.港口水工建筑物修補加固技術(shù)規(guī)范[S].[3] 徐有鄰.顧祥林《混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理》[M]