高桩码头现浇面层裂缝成因及预防措施

2020-03-08杨宋灵

工程技术研究 2020年20期

杨宋灵

（中建筑港集团有限公司，山东青岛 266032）

1 常见高桩码头现浇面层裂缝成因

1.1 混凝土原材料使用不当

在混凝土施工过程中，常因原材料使用不当或某些指标偏大而导致混凝土开裂。通用硅酸盐水泥有很多品种，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。原材料使用不当时，极易导致质量事故，引起混凝土开裂。水泥的安定性指标、凝结时间也是导致混凝土开裂的重要因素；骨料选择，骨料级配、含泥量以及骨料种类这三方面都会对混凝土抗裂能力和收缩造成较大影响；外加剂（膨胀剂、减水剂）的使用，会在不同程度上影响混凝土的状态和硬化收缩情况，不同种类的外加剂以及相同种类不同掺量的外加剂对混凝土状态和硬化收缩情况均有非常大的影响；掺合料的使用也会对混凝土开裂产生影响，比如粉煤灰在一定程度上可以改善混凝土裂缝问题，硅灰表面积较大，收缩较大，掺用后虽然可以提高混凝土耐久性和强度，但容易开裂。

原材料对混凝土开裂影响具有多变性和复杂性，往往在裂缝出现后无法很快判断出具体原因，需要对原材料进行一系列取样、检测、分析工作。部分原材料检测周期较长，分析评价过程复杂，而且施工过程中更换原材料会造成工期延误，因此，必须在开工选用以及后续进场时严格把控原材料，在混凝土面层施工前，就将原材料引起裂缝的原因排除掉。

1.2 配合比设计不合理、拌和控制不严

混凝土配合比设计不合理常表现为和易性、流动性差，坍落度不能满足设计要求，出现离析、泌水等现象，显著增加现浇面层开裂概率。通常配合比设计不合理体现在水灰比、砂率、外加剂的掺量以及胶凝材料的用量等方面，水灰比偏大、外加剂掺量不合理都会增加面层混凝土开裂的概率。

如上所述，配合比出现问题，一方面是配合比设计本身的问题，但是这方面的概率较小，在开工之前，需要委托具有相应资质的检测单位设计工程中所使用的配合比，然后在工地使用之前会再次验证配合比。另一方面，在施工过程中，常常会因为管理不严，引起混凝土原材料的变化导致配合比失真，比如骨料粒径的变化，露天放置含水率变化大，称量器具长时间未校准等方面都是导致混凝土配合比发生变化的因素。因此，无论是从配合比设计本身还是从拌和控制过程来说，都是影响混凝土质量和可能引起面层混凝土开裂的重要因素。

1.3 施工准备不足、施工经验欠缺

现浇面层施工有别于其他水上结构部位施工，不存在难度大、工艺复杂的问题。看似简单，没有复杂的施工工艺，投入的机具设备也很简单，但常因施工前准备不充分、未深入交底、重视程度不足等原因导致施工时衔接不畅，施工作业面广，手忙脚乱，出现问题后无法迅速采取应急措施。

混凝土面层施工对于混凝土施工经验也有较高的要求，不同环境条件下，混凝土凝结时间有较大变化，需准确判断收面压光的最佳时间，错过最佳时间会大大增加面层开裂的风险。另外，增加收面次数能够有效改善混凝土面层开裂。为防止混凝土收缩在面层产生裂缝，影响混凝土质量及美观，要在浇筑完成的混凝土表面进行切缝，以切断和释放拉应力，做好切缝时间和切缝位置控制，这样能够有效避免混凝土收缩在面层产生裂缝。

1.4 天气原因

在进行高桩码头面层开裂原因分析时，天气原因也是必须重点考虑和应对的因素，现浇面层浇筑过程中遇到较差的天气会对混凝土状态、质量造成较大影响。例如，高温有风天气使混凝土表面水分散失非常快，导致混凝土在未初凝之前表面出现干缩裂缝，加之面层混凝土面积大且薄，这种干缩开裂现象会明显加剧；阴雨天气持续降雨，雨水冲刷使面层混凝土表面灰浆流失，无法按时进行收面压光工作，混凝土表面黏聚力降低，导致面层开裂。

2 高桩码头现浇面层裂缝预防措施

2.1 混凝土原材料控制

为了确保混凝土原材料质量，降低因原材料影响导致混凝土面层开裂的概率，必须严格按照检验批次对混凝土原材料进行检验。该项目在使用水泥时进行了详细分析和筛选，避免使用收缩量大、早强型的水泥，选择了中低热硅酸盐水泥。骨料方面，在严格控制骨料含泥量的同时对粗、细骨料进行筛分析试验，确保级配良好。骨料的种类不同对混凝土收缩也有很大的差异，细骨料对混凝土收缩的影响从大到小排列：河砂＞陆砂＞海砂＞山砂。不同的粗骨料对混凝土干缩的影响从大到小排列：山碎石＞河砾石＞石灰石碎石。因此，在施工中混凝土骨料选用河沙和山碎石。减水剂具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度和水胶比不变的条件下，可降低混凝土用水量，进而降低水泥用量，降低温升，减少温度引起的收缩。由于粉煤灰在印尼属于进口限制材料，无法掺加粉煤灰，其他掺合料比如硅灰、矿渣在抑制混凝土开裂方面无明显作用，因此该项目面层混凝土未使用掺合料。

做好原材料控制是预防码头面层混凝土出现裂缝的基础，做好原材料进场过程控制可在面层施工过程中，迅速锁定裂缝出现的原因，并采取有效的应对措施。

2.2 优化配合比设计、加强拌和控制

配合比设计人员深入施工现场，依据施工现场的浇筑工艺、操作水平等情况，合理选择混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料情况及时调整、优化施工配合比，确保和易性、流动性良好，在满足施工要求的条件下尽量减小水灰比。此外，减水剂掺量的控制极为关键，掺量过大会造成混凝土离析、泌水，破坏混凝土的匀质性，造成混凝土凝结过程中收缩差异，增加开裂的概率。

该项目所使用的混凝土为外购商混，为了确保拌和质量，项目部需派专人控制混凝土拌和质量。混凝土出站和到达现场必须进行坍落度检测，拌和前对砂含水率进行测定。此处需要特别指出，通过反复测定砂的含水率发现，砂堆上部和下部含水率有明显差异，砂堆下部含水率明显高于上部含水率。因此，在测定含水率和实际用砂部位上要作出明确要求，不可随意取用，以免因水量的变化而影响混凝土质量。与此同时，还应严格控制混凝土搅拌时间，使混凝土搅拌达到最佳效果。

2.3 做好施工准备、施工经验丰富

该项目高桩码头面层能够取得非常好的效果，在很大程度上取决于施工前的充分准备和丰富的施工经验。

充分的施工准备需要做好以下方面的工作：（1）根据搅拌站生产能力、道路运输能力、施工人员投入确定台班工作量，进行合理分幅，浇筑要有计划性；（2）技术准备做到深入、全面，施工前，对各层级深入交底，具体落实到每一工序由谁来负责，熟悉设计文件，做好图纸内部会审；（3）充分考虑材料、设备的配备，确保备用机具状况良好，尤其振捣器、收面压光机、切缝机需多台备用；（4）工序衔接顺畅，浇筑→收面→养护→切缝，此过程不可出现延误，一旦延误面层开裂将是大概率事件；（5）提前做好应急方案及措施。

施工经验方面主要体现如下：（1）混凝土何时收面，需要对凝结时间有一个度的把握。收面质量的好坏，不仅直接影响混凝土的观感质量，还会影响对面层裂缝的控制，此时操作工人的经验和操作方法将起到决定性作用。在混凝土浇筑后，面层须按标高要求整平，一般用刮尺刮平混凝土表面，用木抹子将表面搓平，待混凝土稍稳定后即可用铁抹子进行首次收光。待混凝土初凝前，用手轻触混凝土面层，表面水分合适时，进行二次收面压光。二次收面压光过程不得中断，直至混凝土继续收压无明显变化即可停止，后续还应及时做好养护，使码头面层出现裂缝的概率降到最低。（2）何时进行切缝，需要对混凝土强度有一个度的把握，切缝太早，会破坏面层混凝土结构；切缝太晚，面层会出现裂缝。该项目面层切缝垂直码头方向设置，沿码头横梁轴线布置，间距约7m。切缝时间在面层混凝土强度达到10～15MPa时进行，切缝深度为20mm，宽度为4～6mm。切缝时先按两倍间距切缝，然后再施工每条切缝，切缝完成后，用空压机吹出缝内杂物，用沥青罐缝。

2.4 应对不利环境影响的有效措施

安排面层混凝土浇筑前，应及时收看天气预报，根据天气情况合理安排浇筑任务，避免在阴雨天气、高温时段、大风天气时进行浇筑，如不可避免应当提前做好应对准备。

码头面层施工与构件施工不同，受施工时段的气温和风等天气条件的影响尤为明显。在码头面层施工过程中最常见的一个问题是混凝土表面水分散失较快，混凝土未发生凝结前，表面已发生干缩裂缝，收面无法进行。这类现象发生后即使通过喷洒少量水也很难进行补救，混凝土再无法与水充分拌和，只能通过挖除后再进行填补，且填补质量差，不仅影响美观，还使填补周围极易产生开裂。因此，在面层浇筑过程中需要重点关注天气和混凝土变化，如果遇到炎热或大风天气，混凝土面层浇筑完成后应及时进行覆盖保水。如有必要，在不影响质量的前提下，可以在混凝土表面喷洒一层薄水膜，从而避免干缩现象的发生，以此提高收面质量。

印尼是典型的热带雨林气候，7、8、9月和12、1、2月为雨季，降雨量大，持续时间长，并且常常会出现局部突降大雨的情况，无法及时预测。因此，该项目在施工面层过程中总结出一些较为实用的施工经验，可供一些降雨频繁的地区借鉴使用。比如，根据天气状况调整分幅大小，控制浇筑量；准备充足的雨布以应对突发降雨情况；如果施工过程中遇到持续降雨，而且持续降雨可能严重影响收面时间，可采用“在两块雨布夹缝中收面”的方法，混凝土未收面处的雨布随着卷，夹缝中混凝土面随着收，后方雨布对收过面的部位随着覆盖，尽量将影响降到最低，确保面层美观，防止开裂。