邮轮码头胸墙面层混凝土裂缝预防施工技术

2019-06-04李成渊

珠江水运 2019年10期

李成渊

摘要：文章以北海邮轮码头现浇胸墙施工为研究背景，探讨了产生裂缝的原因，并从结构设计的角度优化了码头胸墙施工技术，有效地避免了混凝土面层出现裂缝，经实践证明，该技术的施工效果是相当有保障的。

关键词：码头胸墙面层混凝土裂缝塑性收缩裂缝

混凝土裂缝是混凝土工程中出现最为频繁的一种现象。一般说来，在相关规定允许的范围内，混凝土裂缝不会对建筑质量产生较大的影响。但在邮轮码头的胸腔施工中若出现混凝土裂缝不仅会影响码头的使用性能，还会锈蚀钢筋，影响码头的安全系数。鉴于此，文章研究邮轮码头胸墙面层混凝土裂缝施工是相当有必要的。

1.工程概况

本工程所提及的现浇胸墙共有两部分，永久护岸1号是第一部分的现浇胸墙，这一部分一共有44段混凝土方，其规格均为C40，总体体积为16904m3。旗下共设有3种型号的胸墙类型，分别是YXQ1、YXQ2和YXQ3。每段的长度可达到8.53m，接缝处的宽度值可达到25mm。“L”型是其主要的形式，胸墙顶部的标准高度可达到7m，底部的标准高度可达到2.7m。在沉箱仓格中的嵌入量可达到0.3m，其中底板的标准高度可达到4.8m，标准宽度可达到5.75m，整个墙身的高度可达到2m。每一段胸墙之上都有一个梯形的护轮坎。主体现浇胸墙是第二部分的现浇胸墙。

2.裂缝成因分析

2.1干缩裂缝

一般说来，产生干缩裂缝的时间都集中在混凝土养护或者浇筑完成之后7d左右。究其原因还是由于混凝土内部的水分逐渐蒸发的过程中会散发出硅酸钙胶体，产生很多细小的微小的裂缝。这些空隙很容易在干燥的情况下伴随着水分的蒸发，不断地受到挤压，从而使其体积不断变小。一般情况下这种裂缝的表面多为平行线或呈网状分布，其缝隙的宽度最低值可达到0.05mm，最高可达到0.2mm。

2.2塑性收缩裂缝

这种收缩裂缝一般出现在混凝土凝固之前，由于表面失水较多，造成混凝土收缩加剧，尤其是在气温较高或多风的天气更易出现，其形状呈现为鸡爪形。这主要是由于混凝土在最终凝固之前产生的强度相对较小，很容易受到外界因素，比如高温或大风天气的影响，使其表面失过多，促使其毛细管中产生的负压较大，从而造成混凝土收缩加剧，而其本身的强度无法抵抗这种收缩带来的压力造成表面产生裂缝。

2.3沉降裂缝

这种裂缝的产生原因有以下两种，一种是在施工现场，地基结构不稳定，松散的土质不能承受逐渐增大的工程主体，导致沉降量产生了不均匀的变化。另外一种是因为模板没有足够的刚度，随着工程的推进造成其间隔的距离的加大，促使工程出现了裂缝。沉降裂缝并没有固定的位置，混凝土结构的上下层都会产生，但都有一个共性即为贯穿性的裂缝。或与底面成90°的夹角，或成30～45°的夹角，其具体的裂缝宽度则与沉降数值成正比。

2.4温度裂缝

一般情况下，温度裂缝通常会出现在大体积混凝土中。由于其内部与面层的温差较大，裂缝出现的几率就大。混凝土在逐渐凝固的过程中，水泥热化散发出的热量会使内部结构温度升高，再加上混凝土本身的体积较大，从而使其内部散热效率较低，在同样时间内，表层散热的效率远远高出内部散热。温差较大使混凝土的热胀冷缩变化较为明显。拉应力是混凝土内部的变化拉动表层混凝土时产生的压力。在施工中，若这种拉应力超出了混凝土本身强度所能承受的范围，则会产生温度裂缝。通常情况下这种温度裂缝并没有规律可循，大部分都是纵横交错的。其裂缝的宽度最大值一般为0.5mm。

温度裂缝一般会在施工期间出现的频率要大一些，在混凝土浇筑完成之后60～90d内持续扩大从而产生了裂缝。一般情况下，冬季施工产生的温度裂缝有着很大的宽度，反观夏季则较窄。其变化的规律多为上部裂缝较宽，下部裂缝较窄。有也会出现完全与之相反的情况。如果在施工中裂缝产生的地方钢筋较多，则也可能会出现中间宽两端窄。在工程上，这种裂缝一般被称为梭形裂缝。

2.5化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应引起的裂缝，混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。由于施工当中混凝土保护层未达要求，保护层受侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物的介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氯氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面，因而结构承载力下降，导致结构破坏。

3.预防施工技术

3.1结构设计方面

在胸墙结构设计方面，第一层施工需根据水位的变化来确定钢筋的用量，第二、三层施工需符合相关的指标规定，因而上述三层所选用的水胶比最大值取值为0.5，使用的混凝土规格为C30。构造筋的选择与使用直接关系到整个工程的建设质量。选用的钢筋需大小适宜，最好将混凝土的保护厚度控制在4cm以上，且原则上该厚度需在构造筋直径的2.5倍以上。为尽可能的减少面层出现裂缝的几率，布置钢筋时宜选用小直径的钢筋，而且钢筋之间的间隔距离要稍小一些。鉴于上述原因，本工程所选用的纵向钢筋变成了ф20mm，间隔的距离定在15cm。横向钢筋的型号定为ф12mm，间隔的距离为10cm，钢筋的保护层厚度为5cm。如图1所示，为了加强对表层混凝土的约束作用，减少其干缩引起的裂缝，本工程还增加了抗裂的钢筋网，其横向钢筋的规格为ф6mm@50，纵向的钢筋规格为ф6mm@80。

为了进一步减小钢筋对混凝土结构产生的影响，可以将钢筋保护层的厚度变薄，也可以缩短钢筋之间的间隔距离。本工程就采用了上述两种方式。面层使用的钢筋为构造筋，因而可以使用上述方法来优化钢筋的布设。除了原本的结构缝，本工程中还预留出了使用后浇带工艺施工的临时性伸缩缝。在面层的中间部位根据结构分出结构缝，并用橡胶板填好缝隙，在纵向大约3m的距离处锯开深3cm、宽3～5mm的槽口。

3.2施工工艺方面

浇筑胸墙混凝土时要遵循分层分段原则，以跳仓的方式进行。胸墻的第四层就是面层。在施工中为了减少面层受到第三层的约束力，需将两层之间的浇筑时间间隔时间缩小。另外，在浇筑的工程中，还要在控制入模温度的基础之上，采取一定的保温措施。可在前两层的浇筑外层上铺设土工布或塑料布来达到保温的效果。为控制混凝土面层裂缝的数量，需额外增加6次抹面，并使用薄膜和土工布进行养护，期间要确保面层湿润，最少需养护14d。

3.3混凝土材料方面

为了测算码头施工中混凝土应力的变化情况，一般会选用CCC或ANSYS软件来达成目标。施工人员根据这一测算结果会对混凝土的配比做出适当的调整。本工程中，最终决定使用0.45作为最优化的混凝土水胶比。每立方米的混凝土使用的胶凝材料重达360 kg。这一配比不仅稳固了混凝土的性能，还使水热化升温变慢。