沙漠高温地区码头砼表面裂缝控制方法探讨

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摘要：本文对地处沙漠高温地区的某码头面层砼表面裂纹成因进行分析，从配合比、原材料及施工工艺等多方面进行了应对措施的探讨，对相关工程有一定的借鉴作用。

关键词：沙漠 高温 砂 混凝土 表面裂缝

1 项目概况

某7万吨级集装箱码头地处沙漠地区，白天温度常年在30℃以上。该码头水工结构采用重力式沉箱结构，上部结构采用现浇砼胸墙，胸墙高2.5米，宽4.4米，现浇总长度为865.5米。胸墙分三次浇注，第一次浇注至管沟顶面+1.20m处，第二次浇注至盖板搁置面+2.75处，预留顶部25cm在沉降和位移基本完成后进行第三次浇注。胸墙结构图和分层示意图如图1：

2 出现的问题

码头面层砼外观质量色泽均匀、无冷缝和砂斑、砂线，存在的主要问题是砼表面裂纹较多。这些裂纹主要有两种，一种是龟裂，该种裂纹呈无规则分布，在已完成的码头面所产生的裂纹中所占的比例较小，裂缝宽度约0.05mm左右。另一种裂纹大多在砼浇筑后约1～2周出现，是基本与码头前沿线垂直、且分布较有规律的横向裂纹，裂纹描述简图如图2。

根据现场查看的情况，前期浇筑的部分砼裂纹相对较多，约60～90cm出现一条裂纹，裂缝宽度在0.05～0.15mm左右，为小于0.2mm的干缩裂缝。

3 原因分析

砼裂缝的产生机理，是当温度变化、砼收缩等因素所产生的拉应力大于砼极限抗拉强度时，砼被拉裂而产生裂缝，分为表面裂缝和结构裂缝两种。本工程中的裂缝均为表面裂缝，但龟裂纹和横向裂缝形成原因有所不同。

龟裂形成的主要原因与高温气候、砼成型后收面工艺、水泥水化热高、钢筋保护层过厚和养护不及时等有关。砼浇筑完成至凝结前，结构内部的骨料在自重作用下下沉，而浆体和水份等上浮，导致砼下部密实度大于砼表面，若收面工艺不当，则会由于表面浆体收缩速度与结构内部不一致而产生裂纹。另外水泥水化热高以及在高温气候下施工，会导致浇筑后砼水化热高引起结构内外温差过大而产生温度应力。而养护不及时则导致了砼表面的失水过快，表面收缩速度与砼内部收缩速度不一致产生应力。

而与码头前沿线垂直、分布有规律的横向裂纹主要是砼收缩引起的，属收缩裂缝。为使胸墙沉降、位移稳定，本工程胸墙面层与下层砼的浇注时间间隔近三个月左右，面层砼浇筑时下层砼的收缩变形已基本完成，当面层砼浇筑完成后其收缩变形将受到下层砼的约束，从而使面层砼产生拉应力，由于新浇筑砼抗拉强度较低，当拉应力超过砼抗拉强度时，砼就会开裂。现场反映该裂缝大多在砼浇筑后约1～2周出现，而且分布较有规律，这也进一步验证了上述分析。

以上两种裂缝产生的另一主要原因与砂的含泥量偏大有关。当地地材贫乏，没有河砂，均取自沙漠，砂质普遍不好，含泥量偏高。采用这种砂配制出的砼水泥用量及水灰比一般比采用干净的砂配制出的砼要大，砼收缩量也相对较大，导致砼表面裂纹较多。

4 应对措施

4. 1合理选材，优化配合比

①严格控制砼原材料的质量，特别是重视砼用砂的质量控制。采用网筛的方法严格控制砂的含泥量。

②选择低水化热的水泥配制砼，在满足砼强度等级的前提下使用粉煤灰等掺合料来替代部份水泥。

③进一步优化砼配合比，增强砼的抗裂性能。优化后砼配合比的砂率≤35%，水灰比≤0.45，坍落度控制在9～14cm，在砂质改善的前提下，水泥用量为360～380kg/m3。

④掺加1%掺量的优质聚丙烯纤维，提高砼的抗裂性能。

4.2改进施工工艺

码头面砼属于大面积薄层砼构件施工，受当地高温气候环境影响，极易造成砼构件表面失水产生干缩裂纹，导致砼外观质量下降，为此，应加强工艺技术措施的质量控制：

①在正式施工前期进行一到两次的典型施工，检验砼性能、工艺、机械设备、施工组织及工人的技术水平等，总结经验后再正式施工。

②加强砼面层浇筑过程中各工序的施工控制，严格按规程规范操作。

③顶层面层砼浇注时采用小功率振捣棒水平拖动振捣，并采用二次振捣及二次抹面收浆。进行二次振捣和二次抹面，可以使本来已经接近凝结的砼经振捣液化，重新恢复塑性，将被封闭在粗骨料下部的水囊内的水和气泡释放出来，进而使得这个充水区被水泥浆体所填塞，增大砼的密实度及整体的均匀性，防止松顶和干缩裂缝。

④因面层施工时间为8～10月份，是当地一年中气温最高的月份，砼浇注施工应尽量避开中午高温时段，选择早晚及夜间气温较低的时段进行浇注施工。

⑤如果无法避免需在高温条件下作业，需采取措施降低砼的入模温度，如将集料堆放在大型棚盖遮阳的骨料仓里避免阳光直晒、用水管喷水雾降低集料温度和使用冷水等。

⑥要高度重视砼养护。砼抹面完成后应立即进入养护程序，先覆盖塑料薄膜，进行保湿，待砼终凝后，覆盖土工布进行洒水潮湿养护，砼表面应始终保持湿润，保证砼表面进行潮湿养护的时间不少于14天，气温较高时适当增加浇水养护次数。

⑦砼浇注完毕后24小时内进行锯缝作业，锯缝以板为单位，缝的深度和宽度严格按照图纸的要求——深度为80～100mm，宽度为7mm。

⑧在面层位置增加防裂钢筋网片，减少保护层厚度（控制在3cm左右）。

⑨砼强度在未达到设计强度之前严禁任何机械在其上通过，以防砼开裂破坏。

4.3使用熟练劳工

砼的表面质量优劣程度直接影响工程的整体外观质量，各道工序的劳动力配备十分重要，合理的劳动力组织是提高砼表观质量的保证。砼分浆、振实、整平、抹面、养护各道工序都应由熟练技术工人负责完成。

5 成效

为了校验上述措施是否可行有效，在采取了增加防裂钢筋网片、调整砼配合比（减小水灰比、优化碎石级配）、改进砼的二次抹面工艺等技术措施后对新浇的砼再次抽查，结果见图3。从上图可见，初步的举措已取得了比较明显的效果，后期浇筑的砼裂纹间距为1.0m～1.50m，较处理前的间距60cm～90cm有着明显减少，而且裂缝的最大宽度也由0.15mm减少为0.10mm。说明采取的这些初步技术措施对裂缝起到了有效的控制。

6 结语

砼表面裂纹是砼质量通病之一，裂纹的存在直接影响了码头面砼的表观质量，而发展至结构裂缝的话则将严重危害整个码头的结构安全。而本案例高温和砂源较差一直困扰该地区的砼表面质量，直至项目部组织国内专家和研究单位，进行多次的专家论证和现场实验，深入研究其成因，有针对性地从原材料、配合比和施工方法等方面采取综合措施把裂纹控制在最小极限，避免了潜在的危害结构的裂缝产生。