龙口港码头面层混凝土表面缺陷防治

于祖杰

(龙口港集团有限公司,山东 龙口 265700)

水运工程质量通病一直以来是影响工程质量和进度的关键性问题，根据对以往工程中遇到的质量通病问题进行分析和总结，结合烟台港龙口港区27、28、29号通用泊位工程中施工过程中出现的问题进行剖析，针对工程的特点 ，成立质量通病治理工作组，确定质量通病治理重点，制定具体的质量通病治理实施方案。重力式码头、堆场混凝土面层的龟裂、起砂、剥皮、露石、不规则裂缝等缺陷是混凝土普遍存在的质量通病，不仅严重影响码头面层的观感质量，而且对码头的耐久性和使用性能也产生不利的影响，为此，我们制定了具体的面层混凝土表面缺陷治理方案，在烟台港龙口港区27、28、29号通用泊位工程码头面层混凝土施工中得以实施，收到了满意的效果。

1 工程概况

龙口港区27、28、29号通用泊位程码头主体采用重力式沉箱结构，水工主体结构由预制沉箱、现浇胸墙构成，沉箱基础为抛石基床。码头顶面高程4.0 m，护轮坎通常布置，顶高程4.3 m，前沿底高程-16.0 m(图1)。码头采用直立岸壁形式与岸线顺接、岸线总长891 m，其中码头岸线长769 m、直立岸壁长122 m；沉箱顶部现浇混凝土胸墙，其上布置系船柱、护舷、门及轨道、接电箱等设施。现浇胸墙17 258 m3,胸墙宽度4.2 m，高度为3.2 m，分3层浇筑，第一层浇筑厚度为1.2 m，第二层浇筑厚度为1.5 m，面层浇筑厚度为0.5 m。面层混凝土设计强度等级为C35F250。

图1 码头主体结构示意图Fig.1 Scheme of the main construction of wharf

2 缺陷特征及对工程危害

2.1 龟 裂

混凝土面层的龟裂亦称塑性收缩裂缝，是在混凝土浇筑后仍处于塑性状态时，由于水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多出现在表面，形成网状、浅而细的发丝裂缝，长短宽窄不一，方向不一，呈龟纹状分布，肉眼可见，深度较浅，一般不超过5 mm。当与其他不良因素叠加时裂纹可能进一步发展，但深度不超过10 mm。

2.2 起砂、剥皮

混凝土表层不密实，面层松散粗糙颜色发白，稍经磨损面层表面有松散的水泥灰泛出，用手摸时类似干水泥粉。随着车辆行走磨损的增加，砂粒逐渐松动或有成片水泥硬壳剥落，使用一定时间后骨料外露。

2.3 露 石

露石是指混凝土面层在车辆的作用下水泥砂浆磨损或剥落产生的石子裸露现象。

混凝土面层缺陷会程度不同的给工程带来危害，轻微的缺陷影响工程的观感质量，严重缺陷不仅影响工程的耐久性而且将造成混凝土面层或大面积结构的损坏，影响工程的使用功能。

3 缺陷成因

上述混凝土面层缺陷的形成，涉及到环境、材料、施工操作等多方面原因，主要有以下几点：

3.1 混凝土原材料不符合要求

1)水泥标号偏低或使用过期受潮水泥，导致混凝土的强度特别是表层的胶结强度降低。

2)粗骨料中骨料粒径偏小，针片状石子含量过高，细骨料级配不良，含泥量过高。其中针片状含量过高，细骨料级配不良将影响混凝土的弯拉强度；骨料粒径太小，混凝土收缩率大，易引起收缩裂缝；含泥量过高，混凝土振捣时泥浆土上浮会造成表面强度降低。

3.2 混凝土配合比选择不当

1)水灰比过大。据调查，当面层混凝土水灰比大于0.55或水泥用量偏低时，容易产生各种缺陷。过大的水灰比不仅降低混凝土的强度，而且增大了混凝土骨料初期表面水膜厚度，并随着混凝土凝结泌水增大，而且混凝土在运输过程中易出现分层离析，均匀度难以保证。过大的水灰比导致混凝土水化空隙大、孔径粗，湿扩散系数大，经过一定时间，尽管失水空隙仍主要是较粗空隙、内部相对湿度大，净湿含量较大，表现为混凝土长期收缩变形较大。另外混凝土在硬化过程中将产生一定的收缩，水灰比越大，用水量越多，混凝土自身的收缩就越大，当收缩受到约束时，必然引起混凝土的开裂。

2)砂的细度模数偏小，砂率选择不合适。砂的细度模数偏小，砂率偏大易产生起砂现象；砂率过小，混合料粘聚性不够，不易振捣密实。

3)未使用合适的外加剂、聚丙烯纤维。在北方地区码头面层混凝土掺入引气剂和减水剂可以提高面层的抗冻融、抗磨损能力。

3.3 混凝土施工坍落度过大或过小

施工时混凝土坍落度过大，易造成混凝土表面水泥浆上浮，形成骨架表层薄弱面，降低了表面强度。坍落度过小，混凝土的和易性差，浇筑振捣不易密实，强度无法保证。

3.4 混凝土振捣工艺不当，振捣不密实或不均匀

面层混凝土浇筑施工一般采用振动梁或平板振捣器振捣的方法，当混凝土分层厚度和振捣方法不当时，容易产生局部振捣不密实、不均匀情况。如果振捣不密实，混凝土在硬化的初期将产生一定收缩，当受到模板或钢筋的约束时，就导致了混凝土塑性变形裂缝。如面层的周边和角落如不采用适当的加强振捣措施，容易出现蜂窝、气孔或表层松散等缺陷。

3.5 混凝土抹面、压面不当

面层诸多缺陷的成因都与混凝土压面有关，压面是一个时间性很强的工作，过早达不到压面的目的，过晚难于进行压面，无法保证密实。特别是压面的遍数直接关系到面层的外观和表面收缩裂缝的消除。

3.6 覆盖、养护不当，养护时间不够，成品保护工作不足

混凝土浇筑完毕后表面不及时覆盖，混凝土水分蒸发速度过快，特别是在沿海地区炎热或大风天气下，混凝土表面过早失水造成急剧收缩，而此时混凝土强度又很低，使得混凝土表面出现干缩裂缝。同时养护达不到规定时间，或潮湿养护不充分，将会不同程度影响混凝土的水化，降低混凝土的强度。

3.7 切缝不及时

面层的缩缝一般采用锯切的方法。锯切过早容易损坏缩缝的棱角；切缝太晚，混凝土内部应力过大，将导致混凝土板的开裂；切缝深度过浅，混凝土在切缝处截面的强度仍然较大，板块应力没有得到释放，在临近切缝处易产生新的收缩裂缝。

4 防治措施

为了保证本工程面层混凝土内外质量均到达合格的要求，我们采用有效控制手段和防治措施。对面层混凝土表面缺陷预防和治理效果建立奖罚机制，对于预防得当，未发生混凝土质量通病或发生较少并治理有效的作业队，在考核中给予奖励。对于执行不力的作业队在考核中给予处罚，对于治理提出的合理化建议，在实施中取得较好效果的进行个人奖励。严格按照本工程质量管理制度执行，将混凝土质量通病防治工作落实到人，树立精品意识，以保证项目质量通病治理工作有序、有效进行，面层混凝土表面缺陷治理取得实效。

4.1 混凝土原材料控制措施

严格控制混凝土的原材料质量，加强进场复验，不合格的原材料不得在本工程使用，同时对粗骨料进行现场水洗筛分。

4.2 优化混凝土配合比设计

选择合理的配合比，减小混凝土自身收缩。水泥用量增加，直接导致水泥水化热的提高，增加了早期混凝土的热胀，从而增加混凝土温度下降后的冷缩。在水灰比一定的情况下，用水量对混凝土干燥收缩有很大影响，用水量较少的混凝土具有较小的干燥收缩。在用水量一定的情况下，水灰比较大的混凝土具有较小的干燥收缩。骨料对混凝土的质量影响也较大，细骨料过多，减弱了混凝土之间的连接能力，增大裂缝产生的机会。根据现场所用原材料和搅拌、输送等施工工艺及现场条件，合理选用面层混凝土的配合比是十分关键的。

1)严格控制水灰比。水灰比过大会造成混凝土在硬化过程中由于水分蒸发和胶凝体失水后引起干缩量加大。本工程面层混凝土单位体积用水量控制在165 kg/m3以下，混凝土的单位体积水泥用量宜<360 kg/m3，控制在300～360 kg/m3，且控制混凝土的水灰比，水灰比控制在0.45～0.55。

2)采用粉煤灰替代部分水泥，减少水泥用量以尽量减少混凝土水化热所引起的混凝土温升。

3)掺入加气剂和减水剂，改善混凝土的技术性能，控制含气量，确保混凝土的保水性和施工的和易性、可泵性，减少混凝土下灰、振捣后的泌水。

4)采用低坍落度混凝土，控制在30～50 mm，可避免施工中出现表面分层和细骨料上浮现象发生。

4.3 加强面层混凝土施工工艺的控制

控制面层砼浇注厚度不大于500 mm，分层均匀，振捣采用φ50插入式振捣棒进行，砼振捣顺序宜从近模处开始，先外后内，移动距离不大于400 mm，保证不得漏振、过振。砼振捣应密实，不得碰撞钢筋、预埋件、模板支撑系统和模板面，采用快插慢拔的方式，每个振捣点的振捣时间在15～20 s，以粗骨料不再下沉，表面不再冒气泡为准。混凝土应随浇筑高度的升高而分层减水；混凝土浇筑至顶层时，采用二次振捣方式，振捣完毕清除顶面的浮浆，对泌出的水分用土工布吸除，严禁采用干灰吸水。

4.4 严格执行二次压面的规定，加强表面的抹面工作

混凝土振捣后先用木抹搓平，初凝前采用机械压面抹光，次数不少于2～3遍，板块边缘和四角人工铁抹压光修平。当混凝土达到一定硬度时，采用磨面机磨面2～3遍，再用人工抹面2遍以上。然后采用排刷进行轻微拉毛处理，要横向拉毛，以面层不起砂为准，使用尺杆标定位置，做到线直面平，拉毛时间控制原则宁早勿迟，如拉毛较早深度较大，则返工压光再拉毛，直至符合拉毛深度要求。施工完的面层混凝土应及时进行养护(用塑料薄膜、土工布覆盖或喷洒养护膜等)。

4.5 掺用合适的外加剂、聚丙烯纤维

掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土的抗冲击能力、坚韧性和延展性，减少混凝土的渗透性，可以减少混凝土的龟裂。混凝土开罐前预先将聚丙烯纤维按照1.0 kg/m3掺量分别装入塑料袋中，混凝土搅拌时有专人在砂石料进入料斗时放入砂石料料斗内，适当延长搅拌时间，使聚丙烯纤维能够比较均匀地分布于混凝土中。优点；1)使用方便、操作简单、易控制。纤维的作用完全是物理作用，不影响水泥的化学作用，纤维与混凝土的各种元素及添加剂能混拌，使用中不需改变混凝土配合比设计方法。2)聚丙烯纤维作为一种次要加强筋，无需像金属网一样担心其保护层厚度而可以防锈蚀、防碱，聚丙烯纤维会对混凝土在塑性及硬化阶段提供最有效的自动保护。3)有良好的经济性。聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土费用增加约20元/m3，相比其它的外掺材料和工艺，节约成本、提高工效。

4.6 混凝土养护及防护

养护是使混凝土正常硬化、强度增长的重要手段。养护到位与否对裂缝的出现有关键的影响。为此，本工程的面层采取以下综合养护措施：

1)混凝土终凝后及时覆盖塑料薄膜和土工布，防止水分过早散失。在冬期施工期间采用覆盖塑料薄膜和毛毡保温。

2)混凝土龄期达到1 d时，在土工布表面充分洒水，保持足够的潮湿度，养护时间14 d以上，并做好养护记录。

4.7 及时切缝

当混凝土达到设计强度60%～70%时，根据本工程施工时的温差，一般在混凝土浇筑后2～3 d时进行切缝，切缝时严格控制缝宽和深度。切缝深度25～30 mm，缝宽4 mm。切缝顺序，从中间开始，后向两侧间隔切缝，切缝间距4 m左右。切缝后及时做好覆盖，继续进行养护。

5 防治效果

本工程自2012年4月开始浇筑码头胸墙面层，至目前已完成30段面层浇筑，完成工作量的60%，浇筑混凝土方量约为10 000 m3。通过上述措施的实施，收到了明显效果。经现场观察，码头面层混凝土没有出现起砂、剥皮、露石、不规则裂缝等缺陷，混凝土的龟裂问题也得到了较好的控制。

6 结 语

码头面层混凝土表面缺陷受多因素影响，不同地区、不同时间、不同的操作方法、不同的操作人员等，均会对表面质量产生不同的影响。这就需要在施工过程中根据实际情况及工程特点，编制合理的施工组织方案，采取有针对性的施工工艺并不断优化，从源头抓起，过程把关，严格控制施工工序，认真采取防治措施，采取不同的方法来减少码头面层混凝土表面缺陷的发生，同时必须在思想上高度重视，提高全员的质量意识，注重细节处理，在精心施工中下足功夫，从而提高混凝土工程的内在质量和外观质量，取得满意的效果。