基于高桩码头结构的混凝土裂缝成因及防治措施探讨

蒋正施

【摘要】钢筋混凝土结构受设计、施工、使用及自然条件等多方面的综合影响，致使混凝土表面和内部出现裂缝，内部钢筋锈蚀，直接影响内河高桩码头整体使用寿命。基于此，本文针对高桩码头结构的混凝土裂缝成因及防治措施进行分析探讨。【关键词】高桩码头结构；混凝土裂缝；成因；防治措施1、前言某沿江港口某高桩墩台式码头由桩基群和多个前、后墩台组成。其中墩台厚2.8m，长度与宽度均约为30m，大部分墩台面层配1层钢筋，钢筋直径为28mm，钢筋间距为150mm，面层保护层设计厚度为50mm。墩台混凝土分多层浇筑，其中面层混凝土厚约50cm。在墩台早期施工中，采用了C40掺粉煤灰的混凝土，面层混凝土为整块浇筑，在浇筑完成后的5～20d龄期内面层混凝土出现大量的平行和垂直于码头岸线方向的长裂缝，并伴随有其他方向上的短浅裂缝，且采取了面层分块施工、调整混凝土配合比等措施，以大幅度减少混凝土面层深长裂缝。然而，仍然在混凝土浇筑施工养护期内发现大量不规则的、长度较短的浅层裂缝产生。经现场考察分析，墩台中下层混凝土并未开裂，裂缝仅出现于墩台面层。因此，结合面层混凝土结构形式以及约束特征，根据裂缝对面层混凝土外观及耐久性的影响程度，墩台面层混凝土裂缝可分为主要龟裂、结构性裂缝以及沿钢筋顶部裂缝3种形式。2、混凝土的开裂机理混凝土结构裂缝问题，通常是由混凝土内部的微裂缝通过外部作用发展而形成的。其中外部作用包括两个方面，一是外部荷载对混凝土结构的直接作用，二是混凝土收缩、温差、强迫位移等间接作用。混凝土是多种相态多种物质构成的复合体，由于搅拌、运输、泵送、振捣等引起混凝土拌合物的离析、沁水现象，致使混凝土内各种物质混合形成多相态、非均匀、复合型材料，浇筑成型的混凝土结构因内部存在空隙和裂缝直接影响其内部连续性。尽管混凝土内部存在多种缺陷和内部应力，但混凝土构件要产生可见裂缝，还需要一定的外部条件。引起裂缝的最普通原因是强迫变形，即在各种间接的外界作用下，混凝土内部发生强制性变形。当受拉应变超过混凝土极限拉应变以后，即沿垂直于拉应变的方向上开裂，裂缝宽度达到一定程度后，即形成可见裂缝。3、码头现浇面层裂缝成因分析3.1龟裂⑴内部原因混凝土材料中粗骨料级配不良，石子含泥量、片状及细颗粒含量偏大；混凝土配合比不当，未添加抗裂掺合料；混凝土现浇时坍落度偏大，振捣过后粗骨料下沉，水泥砂浆上浮，导致混凝土上下不均匀，从而产生收缩裂缝。⑵外部原因混凝土浇筑前，预制面板未充分湿润导致其大量吸收面层底部混凝土的水分，使面层混凝土产生不均匀收缩；混凝土布料不均匀，采用振捣器赶运混凝土，造成混凝土粗骨料不均匀；混凝土振捣时插点随意不均匀，振捣时间不一致，导致面层混凝土不均匀；高温天气或大风天气浇筑面层混凝土，造成面层表面水分损失过快；面层养护时间不足，造成混凝土面失水过多。3.2结构性裂缝⑴预制面板安装时搁置处的座浆铺设不连续、不饱满，不能很好的将面层上的荷载均匀传递。面层加载后，预制面板在搁置脱空处产生下坠，产生弯剪应力，若面层混凝土不能承受时，会顺着板的方向产生裂缝。⑵梁顶、板缝未先浇筑混凝土，这样会造成梁顶及板缝位置的混凝土厚度比其余位置的混凝土厚度大，这样在混凝土干缩过程中造成收缩不均匀，产生裂缝。⑶梁顶、板缝混凝土浇筑后，未等混凝土完全定型就进行面层混凝土浇筑，这样梁顶。板缝位置的混凝土收缩量比其余部位大，因此就会引起面层混凝土产生裂缝。3.3沿钢筋顶部裂缝由于混凝土保护层厚度没有按照设计要求进行施工，或者梁顶钢筋设计过密，就会在混凝土干缩过程中引起混凝土从钢筋顶部产生裂缝。4、面层混凝土裂缝控制措施为有效控制码头面层裂缝的产生，从以下方面采取了控制措施：（1）加强混凝土质量控制，由于墩台混凝土采用商品混凝土，因此施工单位需针对不同批次、不同工程部位的混凝土原材料性能及混凝土早期性能进行控制，包括对混凝土坍落度、含气量、泌水率、凝结时间、抗压强度等相关物理性能进行跟踪记录及备案，如出现原材料质量波动、混凝土性能波动等情况应及时做出相关调整。（2）在施工条件允许的条件下，适当减少墩台每一层之间的浇筑时间间隔。减少每一层混凝土之间浇筑时间间隔能够有效减小新旧混凝土之间的体积收缩差，能够减少面层混凝土受到的约束。（3）面层混凝土建议采用考虑后浇带的分块施工工艺。后浇带可有效预防现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩造成的裂缝，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体。（4）面层混凝土二次抹面工艺。在混凝土终凝前1～2h采用二次抹压处理工艺，并及时用塑料薄膜覆盖，可有效控制混凝土表面非结构性细小裂缝的出现和开展，避免混凝土表面水分过快散失出现干缩裂缝，必要时，可在混凝土终凝前1～2h进行多次抺压处理。（5）采用防裂钢丝网。在面层混凝土采用防裂钢丝网片，可有效分散面层混凝土硬化过程中的收缩应力。保护层厚度控制，施工过程中需加强对面层混凝土保护层厚度的控制，避免厚度偏差过大。加强养护工艺，注意面层混凝土早期的养护，可考虑表面喷洒保水剂或采用蓄水养护工艺、土工布加塑料薄膜养护等等，减少早期干燥收缩裂缝及塑性裂缝的产生。（6）切缝。切缝宜在混凝土强度达到10MPa后再进行，面层中的切缝分为纵缝和横缝。切缝前规划好切缝的位置，且用墨线弹出需切缝的位置。切缝时间控制：一般要求面层混凝土浇筑后的24h内应完成切割。现场切割时，需观察切缝处混凝土边缘光洁度，如出现啃边现象，可暂缓切缝，待混凝土強度提高后再切缝。5、结语高桩码头结构混凝土裂缝是影响结构耐久性的最大隐患，裂缝的引起往往是多种因素综合作用的结果。与此同时，对于裂缝的防治是一个系统的工程，如果单从某一个方面采取措施往往达不到预期效果，因此对于码头面层裂缝防治必须在多方面的同时采取措施。参考文献：[1] JTJ302-2006.港口水工建筑物检测与评估技术规范[S].[2] JTS311-2011.港口水工建筑物修补加固技术规范[S].[3] 徐有邻.顾祥林《混凝土结构工程裂缝的判断与处理》[M]