高桩码头现浇面层裂缝成因分析及防治措施

2021-05-06林光亮中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

珠江水运 2021年7期

◎ 林光亮中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

1.工程概况

本工程位于福州港某港区出海口北岸，为福建省重点工程，创建优质工程，建设5万DWT级多用途泊位一个，该码头为高桩码头，桩基为钢管桩，采用叉桩和直桩混合布置的结构，上部结构采用梁板式结构，轨道梁、纵梁、前边梁、靠船构件、叠合板均为预制构件；横梁和面层为现浇结构，现场装配后在现场浇筑成一个整体，该码头面层混凝土设计为有高抗氯离子渗透性、体积稳定、抗裂性好的海工高性能混凝土面层施工，采取分块分段浇筑，混凝土采用橄榄车运输到现场，并在施工平台上采用地泵接长管再接布料机进行浇注成型。

2.面层裂缝成因分析

在码头面层试验段施工期间，经过一段时间观察，发现码头面层混凝土龟裂，表面有大量细小、不规则裂缝。面层作为码头水工主体最后一个分项工程，一旦出现大面积质量问题，之前的一切努力都将前功尽弃，且严重影响码头的观感得分和工程创优。项目部对此特别重视，组织质量小组经过对几个工程的考察、探讨和实践，结合一些试验检测数据，初步判断该码头混凝土面层混凝土龟裂可能是以下四种原因造成：

2.1 设计层面的原因

（1）码头面层混凝土厚度较厚，设计时仅在底层靠近预制面板处铺设钢筋网，而未在表层设计钢筋网，钢筋布设位置不当、不均匀极易引发裂缝。

（2）码头面层混凝土设计强度等级过高，且要求使用高性能混凝土，面层混凝土受海水直接影响有限，强度过高，胶凝材料用量过大，耐久性要求过高，掺合料用量过大，骨料粒径又较小，振捣时造成浮浆过多，易发生干裂现象。

（3）码头面层设计未强制要求分层浇筑，也未对分块施工面积做出要求，项目部为涂方便一次性浇筑，分块面积较大，极易导致裂缝发生。

（4）码头面层设计时未强制要求在混凝土中掺入聚丙烯纤维，项目部为图方便和节约成本考虑，未掺入聚丙烯纤维，不能有效防止裂缝发生。

2.2 温度层面的原因

混凝土本身随着温度变化而出现一定程度的伸缩，码头面层施工正值夏季，外部温度过高，而水泥水化热放出的热量使内部温度也升高，混凝土结构就会出现一定程度的伸长，在结构内部产生温度应力，如果这种应力经过不断上升超过了混凝土抗拉应力，就会在结构表层产生杂乱无章的温度裂缝。

2.3 原材料及配合比层面的原因

（1）碎石级配不良、砂石料含泥量过高，使得混凝土收缩加强引发裂缝。

（2）现场减水剂实际减水率较低，用水量过多，胶凝材料用量过高，现浇面层混凝土中存在多余的游离水，水份蒸发后混凝土表面与内部变形不一致，使得混凝土收缩加强引发裂缝。

（3）高性能混凝土掺合料掺量较高，因自建搅拌站条件有限，粉罐较少，现场掺合料只有粉煤灰一种，粉煤灰掺量过高，加上市场上粉煤灰质量不稳定，混凝土浇筑振捣时极易出现浮浆浮泡等轻物质飘浮在混凝土面层，极易出现裂缝，且导致表层混凝土强度不够。

（4）砂石含水率测试次数不足，未及时根据材料变化调整配合比，凭经验调整配合比，使得混凝土和易性一般，含水率变化过大，引起混凝土坍落度变化过大，导致混凝土不均引起收缩裂缝。

2.4 施工和养护层面的原因

（1）搅拌站开机人员盲目追求效率，擅自缩短混凝土搅拌时间，致使掺合料拌和不均匀，极易引发开裂。

（2）混凝土振捣时插点随意、不均匀，振捣时间不一致，使面层混凝土有的部位没有振实、有的部位过振，大大减弱混凝土本身的密实性和均匀性，易引发裂缝。

（3）施工班组为图方便，梁顶板缝等位置未单独浇筑，而是与现浇面层一同浇筑，导致现浇混凝土厚度不一，收缩不均匀引发裂缝。

表1 码头现浇面层高性能混凝土配合比调整前后对比

图1 码头现浇面层采取各项防治措施前后对比

（4）施工班组浇筑完毕未掌握好混凝土凝结时间，未在规定时间节点收面光面，致使表层出现收缩裂缝。

（5）浇筑完毕后未按要求对混凝土进行养护，没有及时覆盖，浇水次数不足，使得混凝土脱水而呈现开裂。

（6）施工过程中，混凝土预制叠合板安装不平整、叠合板发生松动引起混凝土面层裂缝产生。混凝土预制叠合板的搁置部位座浆不饱满造成混凝土面层上的荷载传递不均匀，进而产生裂缝。

3.裂缝的防治措施

3.1 设计层面

项目部结合工程道路面层实例与监理单位、业主单位及设计单位沟通后，提交了设计变更，在码头面层距顶面约30mm处增加一层细钢筋网，同时要求在面层混凝土中掺入一定量聚丙烯纤维，特别注意聚丙烯纤维混凝土拌合物的均匀性，避免成团，同时适当延长搅拌时间，以保证聚丙烯纤维在混凝土中彻底分散均匀；在梁顶板缝等厚度较厚位置分层浇筑，通过一系列的手段提高混凝土面层综合质量水平，避免或减少码头混凝土面层裂缝的产生。

3.2 温度层面

为了降低混凝土温度，项目部首先在搅拌楼料仓搭盖遮阳棚，降低砂石料温度；其次，适当掺加粉煤灰和矿粉等掺合料代替部分水泥，以降低混凝土水化热反应；最后在养护期间及时足量浇水养护，降低混凝土温度上升过快。

3.3 材料及配合比控制层面

提高混凝土耐久性是确保码头混凝土面层具有较高质量的重要措施，而混凝土原材料品质是提高混凝土耐久性的先决条件，结合工程实际情况对混凝体原材料进行更加严格的控制，适当调整了配合比，首先严格控制进场砂石料的含泥量和级配，冲洗料场砂石料以减少含泥量，将减水剂更换为减水率更高的高性能减水剂，并调整配合比，如表1所示。减水剂减水率的提高使得每方混凝土的用水量减少，在水胶比（强度）不变的情况下减少胶凝材料的用量，同时降低掺合料掺量，胶凝材料用量降低，不仅节约了成本，而且预防了因胶凝材料过多导致浮浆过多而引起的龟裂。

3.4 施工和养护层面

项目部在码头面层混凝土施工准备阶段要求施工技术人员结合施工现场实际情况绘制完整的面层分条分块和锯缝位置详图；采用空压机将浇筑面上的尘土、杂物等吹扫干净，提前铺好无纺布并洒水湿润，以减少叠合板对面层混凝土中水分的吸收，确保混凝土均匀干缩，避免面层裂产生。面层混凝土浇筑完毕，采用塑料薄膜加土工布严密覆盖浇水养护，时常检查塑料薄膜和土工布的完整情况以及混凝土湿润情况，有损坏及时更换，干了及时加水；在养护期内严禁行车或堆放材料避免对码头面层的破坏作用。图1为码头现浇面层采取各项防治措施前后对比图。