港口与航道工程大体积混凝土施工中的裂缝问题及控制

陈花

（上海三航奔腾建设工程有限公司，上海201900）

1 引言

随着经济全球化的不断深入，我国提出的“一带一路”计划对推动我国乃至全球经济发展有着举足轻重的作用。港口与航道作为对外通商口岸与综合佳通体系中重要的部分，对推动区域发展拥有无可替代的作用。特别是近年来，我国港口航道得到了快速的发展，而大体积混凝土也逐渐的应用在港口及航道工程当中。混凝土施工过程中，不可避免会出现裂缝，但是通过合理的手段减少裂缝的出现，对保障港口及航道的安全拥有至关重要的作用。

2 港口与航道工程大体积混凝土施工的概述

所谓大体积混凝土，主要是指长度在20m以上，厚度超过1m，并且体积超过400m3的混凝土。大体积混凝土是港口及航道工程中最为常见的施工材料，和传统混凝土比较，大体积混凝土可以影响混凝土当中的水化热变化，并且有效地控制好混凝土内部温度与表面温度。之所以在港口及航道中采用大体积混凝土作为施工材料，主要是因为港口及航道工程与别的工程在水环境方面存在不同，其更多的会受到水环境方面的制约。[1]大体积混凝土具有如下主要特点，第一，大体积混凝土具有较大的表面积，其混凝土总量也相对更多。第二，浇筑方式主要采用分缝分量实现施工，这是由于该方式可以显著降低混凝土单次浇筑量，使浇筑质量与效率得到保障。

3 港口与航道工程运用大体积混凝土施工裂缝产生的原因分析

3.1 温度原因

给混凝土结构带来巨大影响的一个主要因素便是其内外温差，同时是导致温度裂缝出现的原因。温差变化一般在混凝土浇筑过程中三个不同时期出现，分别是浇筑初期、内温最高期以及拆模前后。在混凝土浇筑初期，由于混凝土导热性相对较差，混凝土组分间经过反应产生大量水化热，从而使混凝土内部温度逐渐升高。一旦内部温度和表面温度温差较大时，在热胀冷缩原理作用下，混凝土内部会逐渐膨胀变大，内部变形将显著超过表面变形，最终导致其表面存在拉应力，并且拉应力也随时间不断增大。一旦拉应力超过混凝土自身承受能力，其内部便会逐步的崩裂，最终出现温度裂缝。对拆模前后阶段来说，混凝土表面将会出现温度急剧下降的情况，从而出现内外温差，最终导致混凝土出现裂缝。

3.2 收缩原因

导致混凝土出现裂缝的另一个主要原因便是收缩，主要有自身收缩、干燥收缩与塑性收缩等几种主要类型。在混凝土逐渐硬化之后，其外部自然环境会变得较为干燥，混凝土中水分不断向外蒸发，当水分蒸发到一定程度时，便会从外向内进行不断的收缩。塑性收缩相对有所不同，除了水分蒸发造成收缩以外，还与混凝土自身的泌水量有关，一旦蒸发量超过泌水量便会在混凝土表面出现大量的塑性收缩裂缝。如果混凝土当中使用的水泥具有较大活性和水含量相对较低且处于高温环境下，混凝土表面将会出现非常剧烈的收缩，甚至造成大体积混凝土出现大量的裂缝。

3.3 其他原因

除温度和收缩造成大体积混凝土出现裂缝外，还有一些因素也是导致开裂现象发生的原因。比方说，化学反应和外部荷载均会造成混凝土出现裂缝。当大体积混凝土尚未完全成型时，在受到过多的外部荷载便会导致混凝土表面出现裂缝，而且裂缝会随着荷载的增加而变多变大。混凝土内部发生化学反应也会导致混凝土体积变大，内部结构出现变化，最终也会导致混凝土出现一定的裂缝。

4 控制港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝问题的措施

4.1 严控施工温度

通过分析大体积混凝土出现裂缝的几个原因我们可以知道，严格控制施工过程中的温度是减少混凝土出现裂缝的重要手段。在整个温度控制过程中，不仅要控制好混凝土初始温度，更要控制好混凝土逐渐成型过程中的外界环境温度。[2]对此，大体积混凝土施工过程中，工作人员可以通过加冰、洒水等方式将混凝土的初始温度控制在合理的范围内，以至于混凝土内外温差不会过大，从而防止裂缝的出现。此外，尽可能在晚上进行混凝土浇筑作业，这是因为夜间温度相对较低，混凝土自身的温度也较低，因此两者温差不会相差太多，大大地降低了混凝土出现内部收缩裂缝的可能性。

4.2 改善约束条件

大体积混凝土施工过程中，应该尽可能利用预应力构件来抵消混凝土内部存在的应力，最大化的体现混凝土与钢筋具有的作用，降低裂缝发生的几率。对大体积混凝土进行施工过程中，应该对其进行分块或者是分层浇筑，对施工缝进行有效的布置，使混凝土内部约束能够得到充分的释放。[3]也可以通过预留一定数量的温度收缩缝，或者进行相邻混凝土施工过程中存在的时间差尽可能缩小，通过上述两个手段也能够有效降低内部约束力。因此，通过合理的施工能够显著的降低裂缝的出现，同时对施工工艺进行不断的研究与探索，使约束条件得到不断改善。

4.3 优化施工条件

在混凝土浇筑施工时，诸多客观原因也能够对裂缝处置产生不可忽视的作用。因此，技术人员应该合理安排施工流程，进而有效防止因施工流程问题导致裂缝的出现。对此，施工人员应该严格遵守相关的施工规范，严格按照施工工序进行操作，可以显著降低混凝土内部应力的集中，减少施工裂缝的出现几率。

4.4 做好后期养护

后期养护对混凝土质量有着很大的作用，通过良好的后期养护，可以有效提高混凝土的质量，减少其自身裂缝的产生。在对混凝土进行养护时，要安排专人对大体积混凝土进行温度检测与控制，采取有效手段保持混凝土温度。目前使用最多的养护措施主要是覆盖草垫保温和洒水降温两种，通过上述方法可以使混凝土表面始终保持湿润，较大程度上避免裂缝的产生。此外，为了使养护工作更加全面到位，在养护过程中应该安排管理人员对养护过程进行管理与监督，保证养护工作质量，尽可能防止因为养护过程问题导致大体积混凝土出现施工裂缝。

5 结论

综上所述，裂缝对于混凝土施工是不可避免的问题，但是通过合理有效的手段能够降低裂缝出现的几率。特别是我国航运事业快速发展的今天，大体积混凝土的使用逐渐普遍，降低其裂缝出现的几率，能够有效保证混凝土的质量，最终有效提高港口与航道工程施工的质量，这对推动我国航运事业发展拥有极为重要的现实作用。高质量的工程建设能够显著的提高我国的国际竞争力，对我国今后的发展也拥有非常重要的现实意义，尤其对我国“一带一路”计划的发展拥有不可替代的作用。