高樁梁板式碼頭混凝土面層橫向裂縫成因及解決措施

曾紹敏

摘 要：以武林作業區某碼頭施工為例，探討該項目施工過程中混凝土面層出現裂縫的成因，包括龜裂、網狀裂縫、規則裂縫及面層混凝土剝皮等具體問題，基于上述問題的分析，由此提出可行的裂縫控制措施，促進碼頭工程的建設發展。

關鍵詞：武林作業區 面層混凝土 裂縫 剝皮

1.工程概況

本工程位于平南縣武林鎮武林港碼頭一期工程上游，碼頭距下游平南縣武林鎮約2km，距長洲水利樞紐82km;碼頭距上游桂平樞紐75km，屬于貴港港平南港區武林作業區。在進行碼頭面層試驗段施工時，普通混凝土面層出現明顯裂縫，類型較為豐富，有網狀裂縫與規則裂縫，平均密度0.04條/m2，纖維混凝土段面層出現規則裂縫，平均密度0.03條/m2，上述兩大結構都出現了一定程度的剝皮現象。關于碼頭裂縫的具體情況，具體如表1所示。

2.碼頭面層混凝土裂縫成因

2.1龜裂（塑性收縮裂縫）

基于對裂縫形態的分析，得知龜裂主要受到塑性收縮的影響。從時間上考慮，發生于水泥凝結過程中。通常而言，剛結束澆筑作業后易在結構表面形成裂縫，多集中在澆筑后的4～15h，且養護不到位的部位最為明顯。導致塑性收縮裂縫現象的原因較多，具體做如下分析：

（1）養護不良。當泌水速度偏小，且低于表面蒸發速度時，便會形成塑性收縮裂縫。由于碼頭施工采用的是真空吸水工藝，所得結構表面較為干硬，雖有泌水現象但速度較慢，且施工集中在4～6月，所在區域為干熱大風天氣，在缺乏覆蓋養護措施時，將會加速蒸發速度，隨之出現塑性收縮裂縫。

（2）大面積薄層結構。若施工中形成大面積薄層結構，該處極有可能出現塑性收縮裂縫。

（3）施工質量控制不夠嚴格。通常而言，結束混凝土面層施工的4～15h最容易出現裂縫，若隨即檢查并采取二次抹面處理，將有效消除裂縫，但實際施工中質量控制不到位，最終引發塑性收縮裂縫。

（4）與水泥品種有關。施工中使用到大量水泥材料，出現明顯的水泥水化熱現象，快速提升混凝土溫度，水分蒸發隨之出現塑性收縮裂縫。

2.2網狀裂縫

導致網狀裂縫主要與三大因素有關：（1）在面層混凝土尚未完全凝固時并出現了微小的塑性收縮裂縫，在后續階段受到溫度與干縮應力的影響，隨之擴大了裂縫影響范圍;（2）面層表面水分布不均，在混凝土干縮時出現細微裂縫，加之后續階段溫度與干縮應力的雙重作用，裂縫長度與寬度均加大;（3）新舊結合區域貼接不良，受外力荷載的作用，將出現大范圍網狀裂縫，且多發生于大面積薄層結構中。

2.3規則裂縫

此類裂縫具有平直的基本特性，且具有規律性。當面層混凝土出現干縮變形現象后，加之溫度收縮變形，且下部的縱橫梁存在明顯的約束力，大于混凝土抗壓強度時將會出現裂縫。通常而言，規則裂縫出現時間相對更遲。同時，后續使用中，受到溫度、干縮應力的影響，在持續迭加之下，若大于混凝土抗拉強度也將出現規則裂縫。

2.4面層混凝土剝皮

面層施工中，由于表面砂漿與下部混凝土之間無法達到有效粘接狀態，穩定性欠佳時將會出現剝皮現象。而粘接不牢主要與石料中石粉含量過多有關，隨之出現面層混凝土剝皮現象。

3.碼頭面層混凝土裂縫控制技術措施

自混凝土施工開始，便出現了面板橫向縫，但后續階段該裂縫的長度與寬度均未發生變化，屬于穩定裂縫，其并不會對結構承載力造成過大的影響，但卻是現階段高柱架板式碼頭中最為典型的病害形式。但是，此類裂縫會進一步引發混凝土保護層剝落現象，使得鋼筋銹蝕更為明顯，混凝土碳化速度加快，不利于結構耐久性，整體觀感所有下降，因此要得到工程人員的高度重視。在長期探索之下，我國對于裂縫的處治已經具備較高的水平，諸如表面涂抹環氧樹脂、聚合物砂漿灌注等均是典型的方式。當然，從源頭上預防裂縫的形成，無疑是現澆面層裂縫處理中最為核心的內容。

3.1混凝土配合與材料選擇

引入試驗-計算法，綜合考慮強度、耐久性兩大因素，并顧及到引發面層裂縫的具體成因，兼顧質量與經濟兩大原則，確定與工程實際情況相適應的配比。針對工程中出現的重難點，各工程參與單位需要積極協商，合理控制水泥用量，避免面層裂縫問題，對此以低熱水泥為宜。施工單位需全面掌握水泥特性，獲得完整的水化熱資料，在條件允許時還可展開水泥水化熱試驗，確定合適的水泥型號，盡可能規避R型早強水泥。施工所用水泥的收縮率應相對較小，且為了不出現塑性收縮裂縫，需向其中摻入適量的聚丙烯纖維，具體用量為1kg/m3。

在不影響混合料質量的前提下，最大程度上控制水泥用量，基于本工程實際情況，為300kg/m3，水灰比在0.45以內，為控制用水量，摻入高效減水劑。粗骨料為石灰石碎石，其級配較好且相比于其它材料膨脹系數更小;細骨料為天然中粗砂。

3.2合理布置收縮縫

通常情況下，設置縱向分條時，需將其置于安裝縫中部;在設置橫向分塊線時，后方承臺以面板安裝縫與板跨的中部為宜;前方承臺需設在橫梁與板跨的兩側。

3.3支拆模板

基于分條澆筑的方式展開面層施工作業，在面板上精確彈線，以線為基準沿線設置砂漿墊塊，記錄實際標高，在其上部支立側模板（需經過技術人員的調直處理），模板間形成的裂縫使用低標號水泥有效填堵。當滿足強度要求后，在拆模時需鑿除封堵材料，并精確測定板外邊線，需足夠順直。

3.4混凝土澆筑和養護

在工期允許的前提下，做好板縫混凝土澆筑施工后不可隨即展開后續施工作業，需給予1個月等待時間，在此基礎上再澆筑面層混凝土。注重施工作業時間，需避開7～9月高溫季節，若因工程要求而不得已在夏季施工時，需采取遮陽措施，且在一天溫度較低時施工。做好施工之前的準備工作，清理面板表面，使用淡水沖洗并覆蓋土工布，使其至少保持6h濕潤狀態。正式澆筑施工時，需刷涂1層水泥素漿（控制水灰比，應與面層混凝土保持一致）。后續的養護環節，不可使用海水養護，且在完成拉毛處理后便要覆蓋塑料布，給予1d養護時間，在此基礎上改為土工布灑水養護的方式，持續21d，整個階段面層混凝土都要保持濕潤狀態。

3.5鋸縫

以混凝土強度為基準，當達到10MPa后即可鋸縫，使用到切縫機提升施工效率，深度以板厚的1/3為宜，但至少要達到50mm;重點關注可能出現裂縫的區域，該處需要設置鋸出一條誘導縫，需與分塊線保持平行關系，使用瀝青材料有效填充。面層部分區域易出現應力集中現象，加大了裂縫出現概率，對此需在該處鋪設鋼絲網片。

3.6對裂縫標準要求較高時的控制措施

（1）面層距頂面30mm處需要設置一層細鋼筋網。

（2）摻入適量鋼纖維，在其輔助下形成抗拉強度更高的鋼纖維混凝土，本工程中鋼纖維使用量為35～55kg/m3。

（3）摻入適量聚丙烯纖維，并輔以真空吸水工藝，具體用量為1kg/m3。

（4）摻入適量膨脹劑。

4.結束語

綜上所述，高樁碼頭面層裂縫是一種普遍性現象，裂縫的類型較多，具體成因也錯綜復雜。本文總結出了幾種較為典型的面層裂縫，分析具體成因，在此基礎上提出控制措施。實際結果表明，提出的控制措施具有較高的可行性，面層觀感較好，在強度、耐久性等方面都有著較大的提升。總體上，本工程面層治理所采取的技術具有一定的參考價值，可為類似的高樁碼頭面層裂縫控制提供指導。

參考文獻：

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