船塢墻身大體積混凝土裂縫控制分析

◎ 李輝 上海振華重工（集團）股份有限公司

1.現狀調查

本項目塢墻底板底標高-13.0m，厚度1.0m～1.5m，墻身高10.6m～14.0m，厚度0.6m，塢墻長共計1085.95m，分段間設置30mm寬的變形縫，縫間設止水帶。經過對項目干船塢塢尾5段墻體裂縫的位置、長度、寬度、深度、數量情況進行了詳細調查，共得到質量信息94點，其中裂縫寬度超過0.3mm的有10條。

2.大體積混凝土裂縫成因分析

根據施工圖紙、混凝土配合比和現場實際的施工情況的綜合分析，造成干船塢墻體出現裂縫的影響因素較多，通過“人、機、料、法、環”等幾個方面進行歸類，得出一系列干船塢墻體裂縫產生的主要因素。

2.1 混凝土配合比不當

在原混凝土配合比中，水泥用量大，具有較大可調空間，混凝土澆筑過程中，因水泥量大而產生大量水化熱，引起混凝土溫度高，溫差大，是大體積混凝土產生裂縫的主要原因之一。

2.2 鋼筋保護層較大

翻閱及分析圖紙發現干船塢塢墻墻體厚度為60 cm，保護層厚度為10cm，屬于較大保護層的薄壁結構，薄壁結構大體積混凝土鋼筋保護層過大使混凝土表面受到鋼筋方向約束力不足，外部的10cm素混凝土位置易產生裂縫。

表1 干船塢塢尾裂縫統計表

2.3 養護措施不到位

由于墻身結構混凝土為立面結構，常規覆蓋土工布并灑水養護難以使土工布有效貼合在墻體表面起到養護效果，且需要持續保持土工布保持濕潤狀態，而已補充表層水的不斷蒸發，水資源利用率很低，多余的流淌水影響現場的作業環境，養護工作較難落實到位。

2.4 冬季施工外部溫度低

溫度控制標準包括澆筑溫度、內表溫差、內部最高溫度和降溫速率四個指標。對于夏季澆筑溫度不高于30℃，冬季不低于5℃。內表溫差應控制在5℃以內。混凝土內部溫度不應高于70℃。降溫速率不大于2℃/d。由于冬季施工外界溫度低，混凝土澆筑溫度低，內表溫差大，內部溫度較高同時降溫速率過快使得混凝土極易產生裂縫。因塢墻墻身較高且面積較大通過鋪設保溫膜和棉被覆蓋保溫的方式經常出現破損和大風吹落的現象，難以達到較好的保溫效果。

2.5 其他

除以上四個主要因素外，在施工過程中還發現混凝土振搗方式不正確，分段澆筑部位結合處處理不善，泵車、混凝土運輸車數量少，模板拆除時間過早等問題，對混凝土裂縫的產生有一定的影響。

3.大體積混凝土防裂措施

3.1 優化配合比

通過實驗室對干船塢墻身混凝土配合比的調整和優化，在原配合比（PB-001）基礎上將混凝土中的水泥用量控制在470kg/m3以內，并嘗試加入硅粉，優化得出墻身混凝土的三種新配合比（PB-002、PB-003、PB-004），經過實驗比選，新配合比PB-004中加入硅粉，不僅減少了水泥的用量，降低了水泥的水化熱，同時降低了混凝土內部溫度，還提高了墻身混凝土的強度，將28d強度由原來的57.6MPa增長到65.6MPa。

表2 原配合比清單（kg/m3）

3.2 增加保護層約束力

（1）根據現場調查，裂縫出現的方向大多為豎向裂縫，在不改變10cm鋼筋保護層厚度的情況下，項目部與設計溝通，調整橫筋與豎筋的綁扎位置：將原圖紙中豎筋在外側、橫筋在內側，變更為橫筋在外側，豎筋在內側，以此增加混凝土保護層橫向約束力。

（2）根據以往經驗分析，在不改變鋼筋保護層厚度的情況下，在保護層中增加了鋼筋防裂網片，增加保護層混凝土的約束力，以此減少船塢墻身裂縫出現。

3.3 調整混凝土養護方式

混凝土養護原理：混凝土終凝后，在一段時間內，水化反應仍在繼續，若此時混凝土內部水份缺失，水化反應即會停止，從而會造成混凝土強度不再增長，同時也因為水份的缺失而引起表面干縮裂縫的產生，因此，為保證混凝土內有足夠的水份，以滿足繼續水化的條件，必須對剛硬化的混凝土及時進行“養護”。也就是說“養護”的目的是阻止已硬化混凝土內部的水份蒸發而流失，并非一定需要灑水養護。通過現場實際調查及對混凝土養護的分析，將混凝土養護方式進行調整，具體調整如下：

（1）增加帶模養護時間，在塢墻澆筑過程中，頂部澆筑標高低于模板2cm，混凝土凝固后，塢墻墻身頂部灑水可進行蓄水養護。

（2）將土工布灑水養護改進為人工涂刷養護液，通過養護液在混凝土表面形成薄膜對塢墻墻身混凝土表面進行養護。

（3）考慮船塢塢墻為有側向外露的大體積混凝土結構，豎向側面先采用覆貼塑料膜的方法保濕養護。在墻身模板拆除的過程中，外伸混凝土側面的模板螺栓暫時不拆除，并使用其戳破塑料薄膜，令塑料薄膜被固定，在塑料膜外側復貼3～5cm厚的泡沫板，同樣也被外伸螺栓固定，而后在泡沫板的外側可再包裹一層彩條布等防護層以保護不被意外受損，采用上述保濕保溫措施后，即使內部溫度很高（曾有中心溫度達近80℃的工程經歷），與大氣溫差較大的情況下，混凝土構件均未出現意外，同樣在保濕保溫的過程中，不必也不允許對保溫材料進行灑水，即使澆灑經過加溫的熱水，也會因周邊氣溫及濕度的影響，蒸發并帶走混凝土表面的熱量，使得其表面溫度驟降產生破壞性的后果。

3.4 加強冬季施工保溫措施

支設模板后，根據模板的尺寸留出作業空間，在模板外搭設保溫棚，并做好通風設施，根據保溫棚內的實時溫度調整熱風機數量，保障保溫棚環境溫度以此提高澆筑溫度，減少內表溫差和減緩降溫速率，減少混凝土裂縫出現的數量。

3.5 優化現場管理

（1）經觀察發現部分混凝土工缺少對混凝土振搗的操作經驗，項目部規范技術交底工作，組織工人間施工交流活動，強化混凝土工對其施工工藝和質量的控制。

（2）澆筑墻身混凝土前，對底板拼接處的混凝土進行鑿毛、清理，有效增強新舊混凝土粘合力。

（3）增加泵車和混凝土運輸車的數量，加快混凝土澆筑速度，減少混凝土分層澆筑的時間間隔。

（4）延長模板拆除時間，使得混凝土強度到達38.9MPa后進行拆除，有效減少裂縫出現的數量。

4.結束語

大體積混凝土出現裂縫問題非常普遍，需要在項目施工前做好提前籌劃，針對施工過程中遇到的問題，具體問題具體分析采取適當的措施進行處理。經過本工程裂縫控制的分析，有針對性的采取了對應措施，并對抗裂措施實施前后塢墻墻身裂縫數量進行了統計和對比，裂縫數量的得到有效控制，大大降低了干船塢塢墻結構混凝土裂縫出現數量。