探討重力式碼頭面層混凝土開裂原因分析及裂縫控制

劉翔

摘 要：水運工程的耐久度，是我國水運工程的重要問題之一。通過分析重力式碼頭面層混凝土的施工程序，可對目前重力式碼頭面層混凝土開裂原因進行分析，為避免混凝土開裂產生的危害，引起水工混你凝土的耐久問題，需要通過對其進行裂縫控制保證施工有效性。由于重力式碼頭被越來越多的應用于實際的工程中，由此產生的結構問題也相對增多。本文通過優化重力式碼頭面層混凝土的各項用料配比，為減少低溫收縮應力與混凝土裂縫的寬度提供意見。

關鍵詞：重力式碼頭;面層混凝土;開裂原因;裂縫控制

由重力式碼頭面層混凝土的澆筑通常在外因影響的情況下容易出現不同程度的開裂，尤其受溫度以及收縮影響最大，這些因素往往對使用安全產生了重要的影響。現通過有限元計算重力式碼頭面層混凝土硬化過程的應力分布以及變化，分析其原因并采取配料調整的方式進行裂縫控制。

1 面層混凝土概述

重力式碼頭面層混凝土通常設計為高4.8m、三道管廊至內，頂部澆50～80cm混凝土，長約12.5m，寬越17.26m，每段混凝土成品大小約為120m3，由于不同的外因情況，混凝土成品會在3d后逐漸產生不同程度的裂縫。

2 裂縫形成原因

混凝土開裂的原因通常分為三類：①混凝土寬度向迎水面前進，同時受到底部約束以及軌道槽的約束，其突變區域容易產生應力集中現象，另外其結構溫度也會隨應力集中情況產生變化，若混凝土受底部約束以及軌道槽的約束過大，應力在高于2.1MPa時，其抗拉強度以及溫度的應力比會低于1.4MPa，該情況則可能引起混凝土開裂現象[1]。混凝土強約束部位產生裂縫時，會藉由此引導入弱約束區，由此形成強約束區裂縫。若混凝土四個強約束去均導向弱約束區，則形成了貫通裂縫，此為裂縫原因之一。②混凝土面層人孔、蓋板或軌道槽等突變區，也可能產生較大的Y軸拉應力。但區別于底部拉應力而言，又含一定的差別，Y軸拉應力多是由表層向內部發展而來的，裂縫的產生通常也是由混凝土表層向內層發展，裂縫發展時間越長，則會不斷遠離應力集中部位，構成混凝土開裂因素。③由于應力集中位置主要在三道廊道上的混凝土表面和混凝土面層四周，根據混凝土成品的長度，這個位置會產生一定的變化，邊界約束會導致邊界應力增加，進而深入內部原理邊界約束區，最終導致邊界的應力降低。但邊界應力的深入會促使內部約束增加，內部應力會出現增大的趨勢，位置通常穩定于中層2/3。面層的拉應力通常>2.1MPa，在內部應力增大的情況下會產生開裂的情況，畢竟拉應力無法滿足混凝土對抗拉強度的需求。由此，在邊界應力深入的情況下，混凝土會產生應力不均下鄉，促使強度低于平均抗拉強度，這是產生第三類裂縫的原因。

3 控制面層開裂措施

3.1 優化配料比

根據裂縫形成原因，可以對混凝土面層的用料進行配比的調整，若原配比凝膠用量在400kg/m3，可調整至380/m3，水膠比0.38可調整至0.37，用料方面：水泥占比64%調整至50%;粉煤灰占比19%調整至25%;礦粉占比17%調整至25%。絕熱溫升42℃調整控制于39℃。最終產生的成品Y周收縮應力會由3.0MPa降至2.7MPa，X軸收縮應力由2.2MPa降至2.0MPa[2]。通過對混凝土面層用料進行調整你，可將開裂的風險進行有效控制，X軸的收縮應力會得到明顯的控制，由此可見，對于第三類裂縫因素來講，此方法最為有效，但該方式對第一、二類裂縫移速的有效性偏低，需要采取更加適用的方式。

3.2 減少長度，加強護理

該方式主要針對于Y周的收縮應力，在進行配比調整的基礎上縮短對面層混凝土的澆筑長度，同時采用雙層土工布覆蓋和薄膜覆蓋的方式對澆筑成品進行保溫護理。通過采用縮短澆筑長度以及保溫護理的方式，能夠顯著加長混凝土面層的收縮應力期，同時在10d內，面層的收縮應力不會超過其極限抗拉強度，混凝土面層的抗裂能力得到顯著的提升，降低了裂縫風險的產生[3]。

通過優化用料配比，可通過干燥收縮的方式直接降低溫度對面層混凝土的收縮應力影響，從而強化混凝土拉應力。縮短面層混凝土的澆筑長度，也能夠通過降低約束區對面層底部的約束，降低Y軸拉應力，加強其強度，保溫護理的作用主要在于降低混凝土內外的溫差，對于延緩混凝土開裂的情況具有一定的積極作用。全面對配料以及成品的養護，可有效降低開裂強開，避免貫穿裂縫出現。

3.3 構造配筋

面層混凝土配筋也是影響裂縫產生的重要因素之一，對于防止混凝土開裂，配筋能夠對其進行有效的控制，根據《港口工程混凝土結構設計規范》，結合混凝土配筋率來看，面層混凝土配筋以0.01為界限，當小于這個數值時，配筋率的增加會不斷減小面層混凝土的裂縫幅度;當配筋率在0.01以上的情況下，裂縫塊寬度會隨配筋率的增加而下降，但下降率相對較低。因此面層混凝土的配筋率可控制在0.005～0.01左右，裂縫的最大寬度保持于0.2～0.1mm，配筋率小于0.005，面層混凝土裂縫寬度過大，配筋率大于0.01時，再強加其配筋率已無明顯效果。Y軸配筋長度不超過18mm，配筋率需要在0.005～0.01左右，并根據面層混凝土情況進行分布調整，保持裂縫寬度在0.2mm以下[4]。

4 結語

通過總結混凝土的開裂因素，其主要有三類不同的開裂原因，產生的移速多與硬化溫度、拉應力的變化以及分布情況有有頂的聯系，通過優化面層混凝土的配料比、改用雙層土工布和薄膜覆蓋進行材料的護理，可顯著降低其開裂的可能性，提高面層混凝土強度。另外通過縮短混凝土的長度，同時加以配筋，能夠對面層混凝土的開裂情況進行有效的控制，保證使用的安全性。

參考文獻

[1]鄧文杰，黃健.重力式碼頭面層混凝土開裂原因分析及裂縫控制[J].珠江水運，2017（4）：63-64.

[2]蘇旬浩.港口碼頭施工中混凝土裂縫產生的原因及防治措施研究[J].工程建設與設計，2017（6）：150-151.

[3]李金.重力式碼頭不均勻沉降原因分析及預防措施[J].西部交通科技，2017（1）：102-105.

[4]王建娜.大型重力式碼頭胸墻施工技術分析與施工工藝探討[J].珠江水運，2017（13）：81-82.