碼頭大體積混凝土裂縫控制技術探討

黃光玉

（玖龍環球（中國）投資集團有限公司，廣東 東莞523000）

1 引言

工程施工當中，從混凝土結構實物的體積出發可以對混凝土進行針對性分類，其中幾何尺寸≥1m 的混凝土結構，被稱為大體積混凝土。在碼頭施工建設中，大體積混凝土屬于十分關鍵的建設材料，大體積混凝土的質量對于碼頭施工整體質量會產生顯著影響。因此，針對性地分析影響大體積混凝土出現裂縫的風險因素，并針對性地制定和實施裂縫控制技術，對于工程建設是十分重要的。

2 大體積混凝土裂縫形成的常規原因分析

通常來說，引發大體積混凝土裂縫的原因是較為多樣的，包含人員、材料、環境等多方面因素，但本質上來說可以總結為2 種原因：（1）是水泥水化熱引發化學變化導致混凝土變形；（2）是溫度導致混凝土內的收縮變形[1]。總結分析實際施工情況發現，大體積混凝土的內部膠凝材料具有很高的溫度敏感性，并且還會被水化作用所影響，很容易導致混凝土結構內外出現溫差。當內外溫差達到一定水平后，在收縮作用的影響下，出現混凝土裂縫的風險顯著增加，碼頭工程建設質量和安全受到嚴重影響。水泥水化熱屬于混凝土早期溫度應力的來源，而溫度應力是碼頭大體積混凝土裂縫形成的主要因素。因此，對于大體積混凝土裂縫的控制，應當從溫度、變形及綜合應力現場控制3方面出發[2]。

3 碼頭大體積混凝土裂縫控制技術應用

3.1 工程概況

A 工程屬于成品油保稅庫項目配套碼頭工程，工程建設1個10 萬噸級的成品油泊位、2 個5 萬噸級的成品油泊位，以及1 個1 萬噸級的成品油泊位，同時建設相應的碼頭配套設施。

3.2 工程初始狀況及目標分析

A 工程首批現澆立墻12 件，混凝土終凝后3 日內，部分現澆立墻構件的側面出現裂縫。 混凝土裂縫的走向是豎向，每件立墻的裂縫數是1～2 道，均屬于豎向的非貫穿性裂縫，裂縫長度為50～100cm，共有12 條裂縫。 在進行7d 的觀察后發現，豎向裂縫的寬度約為0.25mm， 個別較大的裂縫寬度為0.35mm，裂縫長度基本上與立墻高度一致，約為1.1m。

針對工程實際情況， 設定的目標是降低混凝土表面產生裂縫的概率，同時縮減裂縫的長度與寬度。 具體的目標值是將0.2～0.5mm 寬度范圍的溫度裂縫數量，控制在90%以內。

3.3 人員、材料、施工及環境因素分析

1）人員因素。 施工人員是工程直接參與、操作人員，對于混凝土裂縫的形成和防控具有顯著影響。 當現場施工人員的經驗不足、相關操作不夠熟練時，出現混凝土裂縫的風險隨之增加。 同時，施工人員是否具備較高的質量意識，也會影響工程中混凝土裂縫的形成。 通過現場調查分析發現，A 工程中的混凝土澆筑施工人員工作經驗不足， 有半數的施工人員屬于生手，并不具備大體積混凝土施工的操作經驗，對于相應的操作要領并未掌握，需要進行技術指導，且施工人員的質量意識明顯不足。

2）材料因素。材料因素主要是從骨料含泥量、澆筑溫度和終凝后溫差幾個方面進行分析。通過查閱相關規范并對工程中使用的骨料檢測報告進行檢查發現，A 工程的骨料含泥量較高。相關規定的細骨料含泥量≤3.00%，該工程中的用砂含泥量是2.40%，盡管低于規范要求值，但屬于較高偏高水平；砂泥塊含量和碎石含泥量分別是0.50%和0.90%，均低于規范最大值1.00%，但也屬于偏高水平；碎石泥塊的含量0.20%，低于規范要求的0.50%。混凝土施工材料對于大體積裂縫的形成，具有顯著影響，A 工程中的骨料含泥量盡管低于規范要求，但均處于偏高水平，對于裂縫的形成會產生一定的影響。在混凝土澆筑溫度方面，規范規程的混凝土澆筑溫度要求是≤30℃，現場驗證發現，由于受到白天強烈日照的影響，混凝土罐車表面溫度達到40℃以上，明顯需要針對性的降溫措施。終凝后溫差方面，現場驗證發現，拆模之后的頂部和側部溫度為63℃，內部溫度將會更高。

3）施工因素。此方面因素主要包含振搗間距、拆模時間以及養護時間和措施。現場發現，部分施工人員操作不規范，使得振搗間距約達600mm，明顯超過JTS 202—2011《水運工程混凝土施工規范》規定的最大值450mm；拆模操作選擇的時機是終凝后第二日，導致混凝土結構過早暴露，表面溫度迅速下降；養護方面，實際混凝土養護時間僅有7d，低于規范要求的14d，明顯不足，而采取的養護措施主要是側面土工布覆蓋和頂面灑水，沒有進行蓄水養護。

4）環境因素。A 工程所在地屬于熱帶季風氣候區，氣溫始終較高，且蒸發量較大，降雨持續時間較短；工程建設中的上部獨立墩結構使得灑水養護的難度較大，對混凝土養護產生影響，最終影響大體積裂縫的防控。

4 碼頭大體積混凝土裂縫控制方案

裂縫控制方案包括以下幾方面：

1）技術交底。基于人員因素對碼頭大體積混凝土裂縫的影響，要進行施工技術交底，主要包括施工中振搗操作要點、振搗棒有效半徑、振搗深度和間距等。同時，施工單位要組織新進人員進行教育培訓，由經驗豐富的施工人員進行針對性的技術指導。

2）砂石料含泥量控制。施工中，在監理單位人員的見證下，進行取樣送檢，保證檢測合格才能夠使用材料施工，對于施工現場的混凝土拌和站當中，砂含泥量應當維持在1.30%～1.60%的范圍內，碎石含泥量則應處于0.50%～0.60%的范圍，以此實現基本控制目標。

3）適當延長拆模時間。在終凝第二日拆模，會導致混凝土表面溫度迅速下降，內部溫度無法及時降低，導致內外溫差較大，形成溫度裂縫。因此，施工中要將拆模時間延長到5d。在此操作之后進行拆模，能夠發現混凝土表明平整，未出現裂紋，混凝土表面溫度和空氣溫度基本相同。

4）合理設置冷卻水管。PVC 管布設時，其水平間距是1～2m，與模板邊緣的距離是1m，縱向布設1 層，高度是分層澆筑厚度一半處。澆筑上層混凝土之前再次布設冷卻水管。

5）選取低氣溫環境進行澆筑。A 工程所在地的氣候溫差大，夜間氣溫較低，錯開白天高溫時段在夜間進行澆筑，能夠使原材料保持較低的溫度，加之對罐車表明灑水冷卻，能夠避免混凝土的入模溫度過高，與常溫基本相同。在混凝土終凝后利用埋管進行通水養護，保證內部溫度技術有效下降。

6）強化養護與管理。除土工布覆蓋和頂面灑水等養護措施外，還要進行針對性的蓄水養護，蓄水至少2cm，一直到5d 后拆模。拆模后，使用土工布覆蓋頂部和側面，并灑水養護。養護周期定位2 周，在此階段始終保證土工布濕潤。

5 結語

從具體原因出發進行碼頭大體積混凝土裂縫控制，能夠取得顯著的效果，大體積混凝土裂縫數量明顯減少，節省了修補施工的時間和費用，有助于碼頭工程混凝土結構耐久性的提升。