港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制研究

2022-04-16梁峻铭

科技创新导报 2022年23期

梁峻铭

（广东省江门航道事务中心江门航标与测绘所广东江门 529000）

随着工程项目建设数量的增加，建设过程中的安全性正引发人们的广泛关注。若想改善港口与航道工程建设水平，企业管理层应科学控制大体积混凝土的施工裂缝，利用对该施工裂缝的精准控制来确保工程项目的建设水平。

1 大体积混凝土施工的主要特征

在开展大体积混凝土施工时，项目管理者需适时明确该类混凝土施工的主要特征。（1）大体积混凝土施工存有施工体积庞大的特征，该结构特点将在实际施工时直接增大该结构的接触面积，缩减断面内混凝土材料的应用频率。（2）针对大体积混凝土施工而言，受其体积影响，在正常施工时，带有浇筑难度高的特点，相较于普通的混凝土施工，大体积混凝土施工在浇筑过程中存在较多难题，若想在施工期间改进浇筑质量，在日常施工时，应采取分层、分缝与分量等基础性原则，利用对混凝土浇筑量的合理控制来提升项目建设质量。（3）大体积混凝土施工质量在日常工作中也会受到外界温度的影响，在进行施工效果控制时，相关人员应在施工期间科学调整大体积混凝土的内外温差。

2 引发港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝的原因

2.1 条件约束

在进行大体积混凝土施工时，项目管理者应及时确认该混凝土材料的外部温度，若在完成混凝土材料的浇筑后，其内部温度快速增高，在其出现膨胀现象的基础上会给地基带勾极大的约束应力压力。若大体积混凝土在养护过程中其内部温度快速下降，会因该材料的收缩而给地基带勾对应的约束拉应力，在约束应力压力与约束应拉力的双重作用下，引发大体积混凝土施工裂缝，降低其内部结构的抗压效果。此外，针对条件约束状态下形成的混凝土裂缝来说，施工人员在发现混凝土材料内外部温度变化现象后，还要及时检测该结构的抗拉性能与抗压性能，若后者数值超过前者，则该混凝土整体结构仍处于稳定状态，即不会引发施工裂缝；若前者数值超过后者，正常的混凝土结构其拉应力应超出抗拉强度，在该类情况的影响下，大体积混凝土结构将产生垂直裂缝［1］。

2.2 水泥水化热现象

大体积混凝土内的常用材料为水泥，受自身性质影响，若水泥长时间处在水化条件中，会带来大量热量释放。相较于常规混凝土结构，该类混凝土结构带有厚度较高的断面与较小的表面系数，该现象会使水泥材料在进行水热化时，其生成的热量将过度聚集在材料结构内，由于较难在短时间散去，在热量逐步聚集后，无形中增加混凝土材料的内外部温度差，生成不同程度的收缩应力与温度应力。经实践调查可知，引发大体积混凝土施工裂缝的主要原因为收缩与降温，而该现象的生成则与水泥水热化存有密切联系，在达到一定的降温条件后，对混凝土材料出现了不同方向的外部约束，极易给混凝土施工造成大贯通裂缝。当大体积混凝土施工产生收缩状态后，该混凝土会在内部水泥的作用下自动生成约束应力，继而引发该材料的表面裂缝。

2.3 混凝土结构收缩

在探索大体积混凝土的整体结构时，施工人员可发现混凝土材料内的20%水分为水泥硬化过程中需要的水分，其他水分则用来补充此后的蒸发需求，若剩余水分产生蒸发状况，会给大体积混凝土材料带来结构收缩等问题。针对引发大体积混凝土材料收缩的机理与原因而言，若大体积混凝土材料产生体积收缩等不良现象，会使混凝土结构生出对应的收缩应力，极大改变该材料结构的内部形态，加深混凝土裂缝。为更好地看出混凝土结构收缩带来的危害，施工人员可密切关注该材料的配制过程，透过对该过程的合理关注来找出该类收缩裂缝引起的原因，即引起混凝土结构收缩的主要原因为水泥种类选择不合理、混凝土材料内部配制比例不科学、外加剂与混凝土材料的融合度不完善等。

2.4 气温变化

在观察大体积混凝土内部结构时，鉴于其体积结构较庞大，施工浇筑的过程中，浇筑温度会对其整体结构质量形成较大影响，即该温度会依照外界温度变化而发生较明显的改变，若外部温度快速下降，大体积混凝土材料的内外部温度将出现较大差距，在温差增高的情况下，混凝土材料会因温度差异而缩减其结构的完整度。基于内外部温差条件差异，大体积混凝土结构将产生温度变形现象，在呈现温度变形温度后，又会形成不同程度的温度应力，该应力极易受到温差要素影响，当温差逐步增大时，温度应力也出现较大变化，该变化又会对大体积混凝土材料形成较大影响，增加其产生裂缝的概率［2］。在完成引起大体积混凝土施工裂缝的原因探究后，项目管理者应与施工人员共同探索解决该结构施工裂缝的有效措施，在保证施工质量的前提下，增强港口与航道工程混凝土施工水平。

3 解决港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝的有效措施

3.1 科学设计混凝土结构

为提升港口与航道工程施工质量，施工人员在日常施工中应利用有效举措缩减大体积混凝土裂缝，即科学设计混凝土结构。一般来讲，在设计大体积混凝土内部结构时，工作人员需适时明确该材料的应用寿命、使用环境与结构特征，利用对大体积混凝土结构的了解来掌控港口与航道工程的具体施工形式，确认该材料结构的施工强度，提升大体积混凝土结构施工的安全性。同时，港口与航道工程属大规模基建项目，施工人员在进行正式施工前应及时优化其总体结构，将大体积混凝土结构进行适当简化。若在实际施工时选用较复杂的结构形态，当其在施工后期产生作业失误时，就会因对该结构的掌控力而产生结构突变问题，逐步增加其基础约束力，继而出现应力集中等不良现象。若大体积混凝土施工结构较简单，其设计的施工流程也会更为简便，不仅能增强港口与航道工程建设的清晰度，还能提升项目建设质量，增强大体积混凝土结构的稳定度［3］。此外，在设计大体积混凝土结构时，为增强该结构施工质量，施工人员还可以在该混凝土结构内设置对应的变缝，透过对该结构的优化设计，可以切实保障混凝土结构的整体温度。值得一提的是，由于内外部温度会对大体积混凝土结构形成较大影响，在实际施工时，要及时分析与计算该施工场地的温度应力、温度场等，若发现该结构内的问题部位，要借助科学方法对其精准优化。

3.2 合理管控外部温度

首先，在进行大体积混凝土结构施工前，施工人员应依照此前设定的施工要求与标准，挑选出质量较高、性能较佳的施工原材料。对于材料的配制比例来说，要时刻坚持抗裂性强、绝热温减低等基础性原则，在完成混凝土材料的配制后，强化此后工程施工质量。

其次，通过对大体积混凝土材料的合理配制，施工人员需明确该材料内的所有性能，在保证其性能质量的前提下，尽量缩减用水量，良好的大体积混凝土材料应持有低水胶比、低坍落度与低砂率等特点。在具体使用时，为确保其结构质量的稳定性，在使用该材料的过程中，还应在混合料内增加适宜的引气剂与减水剂，并在增加粉煤灰数量的基础上，逐步缩减混凝土内的水泥用量，防止水泥内部水化热现象对大体积混凝土结构稳定度带来影响。

最后，施工人员在开展温控设计的过程中，还要增设开裂敏感度测试，即依照该试验的具体结果来挑选出合理的施工方法，有效遏制混凝土材料在施工期间的温差变化。针对混凝土材料的温控设计而言，工作人员可采取有限元分析形式来精准计算出大体积混凝土内的温度应力、最高温度、浇筑温度与出机口温度等，再根据该计算结果来实行合理举措，将实际温度管控在适宜标准下，并在大体积混凝土施工位置处埋设冷却水管、变化测试元件与测温元件等，在进行混凝土结构浇筑期间，应合理控制其浇筑温度，该温度数值多处在5～30℃之间，尽量使内外部的温差控制在25℃以内。

3.3 科学把握材料配比

在进行港口与航道工程大体积混凝土作业施工时，施工人员应严格检查材料质量，将材料整体质量与混凝土内的结构性能相融合，通过对材料配比的合理把控来控制工程施工裂缝。具体来看，在进行施工裂缝控制期间，施工人员应及时检查大体积混凝土结构的整体质量，科学把控原材料质量，再与该工程的整体结构相结合，提升材料配合比的科学性。港口与航道工程在进行施工建设期间，要及时强化原材料的质量验收与采购管理工作，若在质量验收环节中发现不合格的材料，需将该施工材料搬离施工现场，提升工程建设材料应用的科学性。

针对施工材料采购环节而言，要科学购置性能合格、质量较佳的材料，例如，在挑选水泥材料时，需适时关注材料内部性能，尽量选择中低热类水泥，水泥内部的铝酸钙含量都应控制在标准范围中。在设计大体积混凝土内部的配合比时，要利用标准的试配试验来确认配合比数据，依照该试验的最终结果来挑选出合适的配制比例，继而有效管控混凝土材料内的坍落度与水灰比等数值［4］。搅拌混凝土材料的过程中，施工人员应明确不同原材料的使用量，若想彻底解决混凝土材料内的裂缝与温升问题，要在该材料中适当添加高炉矿渣与粉煤灰，利用该材料的加入来改进大体积混凝土材料的内部性能。

3.4 强化施工温度控制

若想更好地遏制混凝土施工中的裂缝现象，施工人员应在日常作业中强化施工温度控制。

首先，相关作业人员可及时关注出机口温度，若港口与航道工程在实际施工时，其具体的施工条件为夜间热天，要将骨料与水泥温度管控在较低范围内，利用冰水与低温水的搅拌来确保该工程项目的温度控制；当其施工条件为白天冷天，则要采取加热拌和水、遮盖料场等形式，不但有效增强混凝土工程的浇筑效果，还会合理管控该浇筑面在外部环境中的暴露时间。

其次，在控制内部最高温度的过程中，施工人员需及时控制温度参数，该温度参数的管控方法为埋设冷却水管、分层浇筑、增加凝结时间、加入缓凝剂与减低浇筑温度等，通过对该类举措的合理使用，可切实控制港口与航道工程混凝土材料的整体温度。在日常作业中，施工人员需及时监测环境温度、内部温度与浇筑温度，若在监测途中产生异常状况，要根据其具体状态来开展温控处理。

最后，施工人员在日常作业时还可及时检查大体积混凝土结构，若其内部结构出现少筋或无筋状态，则要在该类混凝土内埋藏块石，不要将块石放置在受拉区域中，在开展块石埋藏工作前，要及时检查块石状态，即保持其表面整洁与湿润，对其埋藏总量进行合理控制。

3.5 完善混凝土浇筑

若想保证港口与航道工程大体积混凝土的浇筑质量，需及时完善混凝土浇筑等多项环节。通常来讲，在浇筑大体积混凝土期间，要合理融合入模条件与振捣条件，在遵循分层浇筑原则的情况下，科学控制分层厚度，避免在浇筑过程中产生骨架钢筋倾倒或模板遭受冲击等不良现象。在混凝土结构产生初凝现象前就要完成其振捣、浇筑与运输工作，当开始浇筑混凝土后，应保持其连续性，以遏制冷缝现象的出现。在港口与航道工程内，施工人员还要及时检测施工模板，利用该检查工作来确认该模板内部质量，防止其产生跑模、跑浆、松动或变形等不良现象。在进行混凝土振捣的过程中，施工人员还应适时关注其各项步骤的规范度，为加强该材料的整体密度，可借助二次振捣技术在该材料初凝前实行多次振捣，该项举措不仅增强该混凝土的整体强度，还有效强化其抗裂性能［5-6］。此外，在完成二次抹面工艺技术后，施工人员应邀请专业人员来检查大体积混凝土结构表面，若其表面质量未达到相应标准时，应开展二次抹面工作，再借助薄膜覆盖来增强大体积混凝土的湿润性。在控制完成混凝土的各项浇筑环节后，项目管理者应及时检查大体积混凝土的整体结构，利用对各环节的精准检查来确保混凝土浇筑质量。

3.6 加强大体积混凝土温度养护

一方面，在完成大体积混凝土结构的浇筑后，施工人员应依照港口与航道工程项目的实际建设情况进行合理养护。通常来讲，大体积混凝土的养护工作多借助温度控制，即对其采取多项保温举措，在合理控制其表面温度后，更好地管理其内外部温差，缩减混凝土内部材料的约束力。在大体积混凝土的外部，施工人员可及时覆盖塑料包裹或草席，利用该项举措来缩减该材料的表面温度，将其内外部温度变化控制在标准范围中，不断减低其降温速率，使该材料的湿度值与港口与航道工程施工要求相符。

另一方面，在日常生活中，港口与航道工程项目养护人员也应对大体积混凝土材料开展定期测温活动，在进行正式测温前，应对混凝土材料实行一定的喷雾、洒水与蓄水养护，混凝土材料的表面温度与水温都需处在15℃左右，在测量其温度时，还要严格遵守混凝土内部性能与结构施工要求。此外，在养护大体积混凝土材料的过程中，还要精准确认养护指标，如养护时间要控制在15d 以上，养护中聚丙烯纤维的掺和量需保持在1.2kg/m3左右，弹性模量应处在3500MPa 以上，抗拉强度在346MPa 上下，在该项养护条件的引导下，港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝将得到精准防治。