港口航道工程大體積混凝土裂縫的施工工藝探討

劉中興 中交灣區(qū)（廣東）投資發(fā)展有限公司

大體積混凝土指的是幾何尺寸在1m以上的混凝土結(jié)構(gòu)物實體，在我國“一帶一路”的國際戰(zhàn)略發(fā)展背景下，面臨日與劇增的航運交通事業(yè)建設(shè)壓力，所以推進了我國港口航道工程項目的建設(shè)、擴建、升級改造，而該類工程項目中也頻用大體積混凝土構(gòu)件。使得人們不得不重視大體積混凝土的裂縫問題，所以對于大體積混凝土施工過程中，裂縫控制作為施工關(guān)鍵工作內(nèi)容之一，假若大體積混凝土在施工過程中發(fā)生貫通裂縫，則會極大程度縮減港口航道工程的使用期限，造成經(jīng)濟及社會效益損失。接下來將結(jié)合實際工程項目，探討港口航道工程大體積混凝土裂縫的施工工藝。

1.項目背景

某江段巷道開發(fā)工程項目中，混凝土施工內(nèi)容主要包括了上閘首邊墩、下閘首邊墩、閘側(cè)墻、導航墻、底板、廊道以及導流墩，運用的混凝土強度等級為C25、C30，根據(jù)該工程項目的設(shè)計需求，需要達到F50的抗凍混凝土結(jié)構(gòu)等級和W4的抗?jié)B透等級標準。由于本次港口航道工程項目施工中，有著較多的混凝土結(jié)構(gòu)類型，所受不同的構(gòu)件約束條件，較多的變截面結(jié)構(gòu)，例如扶壁、空箱，多種異性結(jié)構(gòu)集中作應(yīng)力極大程度上增加了混凝土開裂風險度。該港口航道工程歷經(jīng)10個月的施工周期，均經(jīng)歷當?shù)氐淖罡邷睾妥畹蜏兀嬖诒容^棘手的混凝土康裂縫問題，所以對此該港口航道工程的施工技術(shù)人員，采取了多項混凝土裂縫防控手段，發(fā)現(xiàn)達到預(yù)期的施工效果。

2.施工中遇到問題

2.1 原材料質(zhì)控不到位

在混凝土施工過程中的原材料應(yīng)用直接與工程質(zhì)量密切相關(guān)，港口航道工程的混凝土施工主要運用了礦粉、砂、級配碎石多種施工物質(zhì)，作為主要施工材料。在檢查材料中首先向檢查點運送相關(guān)材料，并在檢查過程中分析是否存在不合格質(zhì)量問題。

2.2 混凝土養(yǎng)護

在混凝土施工中后期養(yǎng)護工作同樣作為防控裂縫的關(guān)鍵工序，由于本次港口航道工程中為大體積混凝土，所以提出較高的混凝土質(zhì)控標準條件，對溫度、澆筑、穩(wěn)定性強度等方面都要求較高。還要在養(yǎng)護中進行周密計算，每天堅持混凝土養(yǎng)護確保質(zhì)量，延長養(yǎng)護工作頻率。

3.混凝土選材及配比設(shè)計

3.1 選材

（見表1）作為本次港口航道工程選用的P.O42.5水泥材料的檢測結(jié)果；95級礦粉在7d、28d分別可達84%、106%的抗壓強度比；I級粉煤灰，需水量與燒失量分別達94%和2.95%；河中砂，2.0%和0.5%的含泥量與泥塊含量；河中碎石25mm的最大粒徑，0.6%的含泥量；LG-3泵送劑，在7d、28d分別可達107%、104%的抗壓強度比。

表1 水泥材料檢測結(jié)果

3.2 確定混凝土施工配比

結(jié)合該工程項目特點，（見表2）最終確定的混凝土材料施工配合比，26%礦粉場合量，9%的粉煤灰摻入量以及粉煤灰超量取代系數(shù)為1.4。經(jīng)試驗攪拌發(fā)現(xiàn)獲得良好的混凝土拌合易性，并未發(fā)生離析、泌水問題，后將緩凝劑加入其中產(chǎn)生210mm塌落度，2h之后并未發(fā)生損失。在3d、7d、28d、60d齡期分別達到8.7MPa、19.6MPa、36.7MPa、42.6MPa的強度。

表2 混凝土施工配合比

水泥水化熱作為港口航道工程中混凝土出現(xiàn)絕熱升溫的關(guān)鍵，所以需要對混凝土的水泥用量適當降低，并推遲混凝土的放熱峰值，從而有效降低水化溫升。假定施工條件前提下，混凝土的絕熱溫升計算公式如下：

式中：最終混凝土絕熱溫升用Th表示；混凝土的單方水泥用量用W表示；水泥的水化熱量用Q表示；混凝土的水化熱用C表示；混凝土的密度用ρ表示。

計算混凝土的內(nèi)部實際溫度最高值公式如下：

式中：混凝土的不同齡期實際內(nèi)部最高溫用Tmax表示。

計算混凝土的結(jié)構(gòu)物表面溫度計量公式如下：

根據(jù)該工程運用的三層草簾覆蓋報文計算可得Tb（t）=26.2℃。

根據(jù)以上公式通過計算混凝土的內(nèi)外溫差結(jié)果為4 8.6 -26.2=2 2.4℃，那么計算混凝土表面溫度與大氣溫度的差值為26.2-10=16.2℃，所以根據(jù)本次計算結(jié)果可得溫差在25℃以內(nèi)，發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計的混凝土配合比與本工程溫度計量標準相符。

4.施工過程控制裂縫

4.1 控制原材料

由于最低氣溫已超出0℃，所以不必再次加熱砂石料，盡可能選擇背陰砂石，對配合比不同材料計量精度嚴格控制，需要注意控制摻入的外加劑量，保證在攪拌過程中外加劑能夠充分反應(yīng)，最終的出機溫度能夠達到16℃以內(nèi)。對大體積混凝土施工過程中，需要遵循閘首底板→閘首邊墩→閘室→引航道導航以及靠船墻依次施工。

4.2 控制混凝土澆筑

結(jié)合本工程實例混凝土的供應(yīng)能力在150m3/h，在施工現(xiàn)場運用共計2臺汽車泵，確保可以全面覆蓋混凝土面，達到80m3/h每臺的泵送能力，控制澆筑時間在12h。階梯式推進完成混凝土澆筑，由近至遠的中間匯合兩個汽車泵，對每一層的底板厚度嚴格控制在1m左右。需要分層澆筑，首先確保符合底板澆筑強度標準后，再依次完成墻身澆筑，需要在這個過程中以不同標段高度，采用相應(yīng)的分層式澆筑。在混凝土振搗過程中，運用φ50插入式振搗棒，快速插入緩慢拔出這樣均勻排列移動完成，控制每個振搗點的時間在15～30s之間。控制地層澆筑約達2.9m高，導航墻的頂層約達4.1m高，逐層澆筑直至建筑物頂點。

4.3 溫度控制

通過運用物理導熱原理進行混凝土內(nèi)部降溫處理，不僅可以對混凝土的內(nèi)部絕熱升溫最高值有效降低，還能夠在短時間內(nèi)迅速降低混凝土的內(nèi)部溫度。在每一個供水口前方均設(shè)計熱電偶，保證2h之內(nèi)完成1次水溫測量，對比混凝土的內(nèi)部溫度值，確保供水溫度和混凝土的內(nèi)溫差在25℃以內(nèi)。在本次港口航道工程項目施工中，還要控制最高溫施工條件下，注意冷卻預(yù)埋水管冷水降溫，還有可以采用纖維混凝土抗裂方法應(yīng)用在低溫施工條件。

4.4 混凝土養(yǎng)護

對于港口航道工程施工中混凝土養(yǎng)護工序至關(guān)重要，需要考慮兩方面問題一是減少表面熱擴散，二是延長散熱時間。所以選用兩層草簾進行混凝土表面保溫處理，而本次工程項目所處環(huán)境氣候干燥，因此表面失水過快極易發(fā)生龜裂，需要在表面采用塑料薄膜覆蓋達到保濕作用，之后覆蓋2層草簾實現(xiàn)表面保溫。對于該工程成功完成廊道澆筑工作之后，可以對混凝土的終凝效果進行觀察，并對廊道的出入口及時進行封堵，從而做好頂廊的蓄水養(yǎng)護工作。對于該工程在冬季施工過程中需要時刻注意溫度改變情況，避免大塊混凝土施工后所受風雪寒潮的破壞，注意在棱角部位多放置保溫材料預(yù)防裂縫。

5.結(jié)語

總而言之，對于港口航道工程項目的大體積混凝土施工中，制定一系列裂縫預(yù)控措施，發(fā)現(xiàn)可以獲得理想的大體積混凝土裂縫控制效果。