探讨重力式码头面层混凝土开裂原因分析及裂缝控制

刘翔

摘 要：水运工程的耐久度，是我国水运工程的重要问题之一。通过分析重力式码头面层混凝土的施工程序，可对目前重力式码头面层混凝土开裂原因进行分析，为避免混凝土开裂产生的危害，引起水工混你凝土的耐久问题，需要通过对其进行裂缝控制保证施工有效性。由于重力式码头被越来越多的应用于实际的工程中，由此产生的结构问题也相对增多。本文通过优化重力式码头面层混凝土的各项用料配比，为减少低温收缩应力与混凝土裂缝的宽度提供意见。

关键词：重力式码头;面层混凝土;开裂原因;裂缝控制

由重力式码头面层混凝土的浇筑通常在外因影响的情况下容易出现不同程度的开裂，尤其受温度以及收缩影响最大，这些因素往往对使用安全产生了重要的影响。现通过有限元计算重力式码头面层混凝土硬化过程的应力分布以及变化，分析其原因并采取配料调整的方式进行裂缝控制。

1 面层混凝土概述

重力式码头面层混凝土通常设计为高4.8m、三道管廊至内，顶部浇50～80cm混凝土，长约12.5m，宽越17.26m，每段混凝土成品大小约为120m3，由于不同的外因情况，混凝土成品会在3d后逐渐产生不同程度的裂缝。

2 裂缝形成原因

混凝土开裂的原因通常分为三类：①混凝土宽度向迎水面前进，同时受到底部约束以及轨道槽的约束，其突变区域容易产生应力集中现象，另外其结构温度也会随应力集中情况产生变化，若混凝土受底部约束以及轨道槽的约束过大，应力在高于2.1MPa时，其抗拉强度以及温度的应力比会低于1.4MPa，该情况则可能引起混凝土开裂现象[1]。混凝土强约束部位产生裂缝时，会藉由此引导入弱约束区，由此形成强约束区裂缝。若混凝土四个强约束去均导向弱约束区，则形成了贯通裂缝，此为裂缝原因之一。②混凝土面层人孔、盖板或轨道槽等突变区，也可能产生较大的Y轴拉应力。但区别于底部拉应力而言，又含一定的差别，Y轴拉应力多是由表层向内部发展而来的，裂缝的产生通常也是由混凝土表层向内层发展，裂缝发展时间越长，则会不断远离应力集中部位，构成混凝土开裂因素。③由于应力集中位置主要在三道廊道上的混凝土表面和混凝土面层四周，根据混凝土成品的长度，这个位置会产生一定的变化，边界约束会导致边界应力增加，进而深入内部原理边界约束区，最终导致边界的应力降低。但边界应力的深入会促使内部约束增加，内部应力会出现增大的趋势，位置通常稳定于中层2/3。面层的拉应力通常>2.1MPa，在内部应力增大的情况下会产生开裂的情况，毕竟拉应力无法满足混凝土对抗拉强度的需求。由此，在边界应力深入的情况下，混凝土会产生应力不均下乡，促使强度低于平均抗拉强度，这是产生第三类裂缝的原因。

3 控制面层开裂措施

3.1 优化配料比

根据裂缝形成原因，可以对混凝土面层的用料进行配比的调整，若原配比凝胶用量在400kg/m3，可调整至380/m3，水胶比0.38可调整至0.37，用料方面：水泥占比64%调整至50%;粉煤灰占比19%调整至25%;矿粉占比17%调整至25%。绝热温升42℃调整控制于39℃。最终产生的成品Y周收缩应力会由3.0MPa降至2.7MPa，X轴收缩应力由2.2MPa降至2.0MPa[2]。通过对混凝土面层用料进行调整你，可将开裂的风险进行有效控制，X轴的收缩应力会得到明显的控制，由此可见，对于第三类裂缝因素来讲，此方法最为有效，但该方式对第一、二类裂缝移速的有效性偏低，需要采取更加适用的方式。

3.2 减少长度，加强护理

该方式主要针对于Y周的收缩应力，在进行配比调整的基础上缩短对面层混凝土的浇筑长度，同时采用双层土工布覆盖和薄膜覆盖的方式对浇筑成品进行保温护理。通过采用缩短浇筑长度以及保温护理的方式，能够显著加长混凝土面层的收缩应力期，同时在10d内，面层的收缩应力不会超过其极限抗拉强度，混凝土面层的抗裂能力得到显著的提升，降低了裂缝风险的产生[3]。

通过优化用料配比，可通过干燥收缩的方式直接降低温度对面层混凝土的收缩应力影响，从而强化混凝土拉应力。缩短面层混凝土的浇筑长度，也能够通过降低约束区对面层底部的约束，降低Y轴拉应力，加强其强度，保温护理的作用主要在于降低混凝土内外的温差，对于延缓混凝土开裂的情况具有一定的积极作用。全面对配料以及成品的养护，可有效降低开裂强开，避免贯穿裂缝出现。

3.3 构造配筋

面层混凝土配筋也是影响裂缝产生的重要因素之一，对于防止混凝土开裂，配筋能够对其进行有效的控制，根据《港口工程混凝土结构设计规范》，结合混凝土配筋率来看，面层混凝土配筋以0.01为界限，当小于这个数值时，配筋率的增加会不断减小面层混凝土的裂缝幅度;当配筋率在0.01以上的情况下，裂缝块宽度会随配筋率的增加而下降，但下降率相对较低。因此面层混凝土的配筋率可控制在0.005～0.01左右，裂缝的最大宽度保持于0.2～0.1mm，配筋率小于0.005，面层混凝土裂缝宽度过大，配筋率大于0.01时，再强加其配筋率已无明显效果。Y轴配筋长度不超过18mm，配筋率需要在0.005～0.01左右，并根据面层混凝土情况进行分布调整，保持裂缝宽度在0.2mm以下[4]。

4 结语

通过总结混凝土的开裂因素，其主要有三类不同的开裂原因，产生的移速多与硬化温度、拉应力的变化以及分布情况有有顶的联系，通过优化面层混凝土的配料比、改用双层土工布和薄膜覆盖进行材料的护理，可显著降低其开裂的可能性，提高面层混凝土强度。另外通过缩短混凝土的长度，同时加以配筋，能够对面层混凝土的开裂情况进行有效的控制，保证使用的安全性。

参考文献

[1]邓文杰，黄健.重力式码头面层混凝土开裂原因分析及裂缝控制[J].珠江水运，2017（4）：63-64.

[2]苏旬浩.港口码头施工中混凝土裂缝产生的原因及防治措施研究[J].工程建设与设计，2017（6）：150-151.

[3]李金.重力式码头不均匀沉降原因分析及预防措施[J].西部交通科技，2017（1）：102-105.

[4]王建娜.大型重力式碼头胸墙施工技术分析与施工工艺探讨[J].珠江水运，2017（13）：81-82.