探究港口与航道工程大体积混凝土施工中的裂缝问题及控制

2020-11-28张焱广东正方圆工程咨询有限公司

珠江水运 2020年1期

关键词：温度控制航道控制策略

张焱广东正方圆工程咨询有限公司

多种因素均可能导致港口与航道工程大体积混凝土施工出现裂缝问题，如施工工艺、施工材料、养护处理、地基处理、具体设计。为尽可能控制大体积混凝土施工裂缝，针对性的裂缝控制策略选用必须得到重视。

1.港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝问题分析

1.1 设计问题

设计问题往往与港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝的出现联系紧密，如工程设计不合格，一类结构裂缝现象很容易因此出现。如港口与航道工程的设计质量不合格，大体积混凝土结构很容易出现应力失衡问题，裂缝问题在应力冲突现象下的出现几率将大幅提升。

1.2 施工问题

港口与航道工程大体积混凝土施工环节很容易出现问题，这类问题可细分为施工工艺、施工材料、施工环境三类。振捣作业工序误差属于典型的施工工艺问题，水泥强度等级不合格属于典型的施工材料问题，环境温度过高属于典型的施工环境问题，这类问题所引发的施工裂缝同样不容忽视。

1.3 养护及其他问题

养护环节直接影响港口与航道工程大体积混凝土施工质量，如出现养护不当、拆除模板过早等情况，养护措施的不当很容易导致裂缝产生。此外，地基处理不当、选用技术落后等问题同样可能引发施工裂缝，这些也需要得到施工单位的重视。

2.港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制策略

结合上文总结的港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝问题，本节针对性提出了施工裂缝控制策略，包括设计控制策略、施工控制策略、养护及其他控制策略，具体策略内容如下。

2.1 设计控制策略

为有效控制港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝，设计控制策略的合理选用极为关键，具体可从结构设计与温控设计入手。在工程的结构设计中，需结合大体积混凝土的使用环境、预期寿命、结构特点进行设计，以此合理设计混凝土强度等级、构造措施、结构形式。为避免结构突变，降低基础约束和应力集中，应采用简单的结构形式，并合理设置变形缝。基于温度应力和温度场计算，可准确发现结构薄弱部位，这类部位可通过加设钢筋网片等构造钢筋、增加小间距与小直径构配钢筋的方式进行加固，以此提升抗裂性能。合理设置闭合块、暗梁、提高配筋率，并考虑保温和养护要求，结构设计即可更好服务于施工裂缝控制；温控设计需围绕原材料的合理选择、配合比优化展开，这一设计需关注大体积混凝土的抗裂性能提升和绝热温升控制，在保证其工作性能前提下，具体设计需尽可能降低单位用水量。具体设计应基于低水胶比、低坍落度、低砂率、高性能引气剂、高效减水剂、矿物掺合料展开，以此降低水泥用量及水化热。设计需结合开裂敏感性试验，并通过有限元分析法或试验法明确大体积混凝土的内部最高温度、浇筑温度、出机口温度、温度应力，以此合理选用掺混凝性减水剂、埋设测温元件、埋设冷却水管等措施，即可更好控制施工裂缝。设计需保证施工阶段混凝土浇筑温度控制在5～30℃区间，内部最高温度需控制在70℃内，内表温差需控制在25℃内，大体积混凝土的降温速率需控制在2℃/d内。

2.2 施工控制策略

施工控制需从三方面入手，即材料质量控制、施工温度控制、混凝土浇筑控制。材料质量控制需以严格的检查和验收入手，禁止使用不合格材料，配合比设计需结合规范要求并开展试配试验。施工不得使用早强水泥，需选用中低热水泥，并防止胶凝材料过细情况出现。港口与航道工程大体积混凝土施工不得选用Ⅲ级粉煤灰，不宜单掺硅粉，而是需选用粒径较大的粗骨料，其碱活性和含泥量也需要得到严格控制，配合级配稳定的中粗砂、糖类以外的缓凝型减水剂，以及规定范围内的收缩率、减水率、坍落度、水灰比控制，即可为后续施工的高质量开展奠定基础；施工温度控制需重点关注出机口温度与混凝土内部最高温度，如在夏季夜间施工，出机口温度控制可采用低温水、冰水搅拌方式，冬季施工则可以选择加热水、料场遮盖措施，配合减少转运次数、缩短运距、缩短暴露时间等具体措施，即可更好服务于施工。混凝土内部最高温度控制可采用缓凝剂、分层施工、埋设冷却水管等措施。对于少筋或无筋的大体积混凝土，一般施工需要埋设块石，但不得将块石埋设于受拉区，也不得超过混凝土总体积的25%，具体施工前还应保证块石保持干净和湿润。值得注意的是，施工过程还应关注浇筑温度、冷却水温度、环境温度、内部温度等参数的监测，以此作为温度控制依据，必要时还需要监测混凝土应变，避免施工裂缝出现。

混凝土浇筑控制需严格遵循行业规划与工程设计，保证搅拌均匀、搅拌时间充足，以此避免混凝土在同一构件中性质不同，收缩不均匀开裂可由此避免。对于不适合设施工缝的大体积混凝土结构，浇筑长度的控制应采用设置闭合块和跳仓浇筑方法，施工缝预留位置应严格遵循审批合格的方案，不得出现随意设置施工缝的情况出现。浇筑过程的分层摊铺厚度确定需结合入模和振捣条件，避免集中倾倒冲击钢筋骨架或模板的情况出现，混凝土初凝前必须完成振捣，并保证施工过程不会出现冷缝。在混凝土浇筑施工前，需对模板松动、变形、跑浆、跑模等情况进行严格检查，配合二次振捣工艺，大体积混凝土的密实度可由此提高，强度改善、抗裂性提升、表面微裂缝减少也能够由此实现。具体施工还应采用二次抹面工艺，避免混凝土干缩失水，否则早期塑性裂缝将因此出现。

2.3 养护及其他控制策略

在完成混凝土浇筑后，施工单位应避免在大体积混凝土上过早堆积物料、进行施工的情况出现，并凿毛清洗施工接茬处，必要时还需要设置钢丝网防止收缩裂缝产生。在具体的保温养护环节，需合理选用温控技术措施，为降低大体积混凝土自约束应力，块体的内外温差必须得到严格控制，混凝土应具有适当的抗风条件和湿度。在混凝土表面温度控制过程中，一般应选择喷雾、洒水、蓄水的养护措施，需结合结构物体积、水泥品种、气温确定养护时间。如环境与大体积混凝土表面温度差在15℃以上，应推迟拆模。在冬季等低温季节，应选择气温较高时段拆模并合理选用保温措施，如日平均气温在5℃以下，不得采用洒水养护措施；除养护控制外，地基处理与新技术选用同样直接影响大体积混凝土施工裂缝的预防，因此必须重点关注软土地基等特殊地基的处理，以此合理选用地基处理技术。BIM5D等新型技术在大体积混凝土施工裂缝控制中所能够发挥的作用也不容忽视，通过针对性的施工模拟，很多施工问题即可在施工前暴露，配合针对性处理措施，港口与航道工程大体积混凝土施工质量即可进一步提升。