浅谈码头面层防止龟裂措施
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【摘 要】本文结合工程实例，介绍了码头面层防止龟裂的设计与施工措施以及一些相关的经验，希望对以后设计和施工工作有所帮助。
【关键词】面层龟裂；措施
1、概述
码头面层是码头工程的一个重要分部，施工质量的好坏直接影响码头整体形象，并影响码头的耐久性，同时随着质检部门对质量要求的提高，面层已成为工程项目竣工验收和质量评定的重要指标之一，而面层龟裂作为一直存在的施工通病，如何减轻、防止龟裂一直是港口施工行业的一个重要课题。本文从设计和施工控制多角度分别进行探讨。
2、混凝土产生龟裂分析
混凝土龟裂属于码头面层裂缝中最为常见的一种，表现为砼表面上碎小的三角形花纹状裂缝。裂缝很浅，一般为0.5mm以内，往往遍布整个码头面层。经笔者多方观察和总结，认为混凝土表面龟裂主要是一下原因引起的：① 水化裂缝：由于码头为水上施工，受施工场地及条件的制约，多采用泵送混凝土，混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝；② 收缩裂缝：由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位；③ 温度裂缝：施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力。因此，掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
3、设计通用防止龟裂措施
目前设计所采取的措施主要是在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维，聚丙烯纤维混凝土是将聚丙烯纤维在混凝土拌合阶段加入，这些不连续短纤维，均匀分布在混凝土组成材料中，而成为纤维加强混凝土。
纤维掺加在混凝土中，其实质是将弹性模量低的纤维掺加在弹性模量相对较高的混凝土中，最大可能地降低混凝土的脆性，从而解决了由于混凝土脆性引起的容易开裂。加入纤维后，微裂缝在发展过程中，遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，使其难以进一步发展，从而阻断应力达到应力达到抗裂的作用。
但在我国现阶段纤维混凝土的应用并未能得到广泛开展，主要是纤维的使用存在以下不足：纤维作用的机理是必须保证纤维在混凝土中呈均匀、乱向分布的状况下才能发挥作用，但目前我国绝大部分中小型工程所配备的搅拌机能力有限，会出现搅拌不均匀或难以搅拌打散，表现在观察到絮状结团，浇筑结果是面层局部会出现结团、蜂窝、空洞等严重问题；再就是质量差的纤维，不但不会对混凝土增强、增韧，反而会有负面影响，目前，已经发生了因掺用纤维质量太差致使混凝土施工质量产生严重问题不得不下决心炸掉的教训，而目前由于纤维混凝土在我国研究和应用历史较短，尚无国家级的技术规范或行业标准，对纤维的考量指标无法进行定量化，致使很难判别纤维质量好坏。
同时，混凝土掺加纤维，也只能对非结构性裂缝起阻裂作用，不可能完全消灭裂缝，因此要从根本上消除裂缝，必须针对裂缝形成原因采取针对性措施。
4、施工过程防治措施
经对多个工程的实践总结，施工过程中采取以下措施能有效控制混凝土龟裂现象。
① 掺入适量的粉煤灰。水化裂缝的产生的主要原因就是水泥硬化期间产生的大量水化热，由于粉煤灰活性比水泥低，水化时不参与水化反应，适量掺入粉煤灰，可以相对减少胶凝材料中熟料C3S和C3A相对含量，水化时水化热相应降低，减少了混凝土的内外温差，从而减小了混凝土中的拉应力，避免裂缝的出现。粉煤灰的掺入减少了水泥用量，从而减少水泥水泥水化过程中的硬化收缩，相关试验证明，粉煤灰混凝土的硬化过程是微膨胀变形的，这对混凝土的抗裂性非常有利。粉煤灰二次水化的产物填充了混凝土的毛细孔，减少了混凝土中游离水的数量，阻断了泌水线路，大大减小了因泌水和水份蒸发引起的失水收缩。同时由于粉煤灰的细度小于水泥，提高了混凝土的密实性，减小了混凝土内部缺陷，降低了混凝土内部微裂缝出现的几率，提高了混凝土的抗裂能力。但粉煤灰的掺入量需严格控制，加入过多会产生加大混凝土碳化深度等问题，根据笔者总结，掺入15%左右效果最佳。
② 控制坍落度和水灰比。当混凝土坍落度比较大时，一经振捣，混凝土中石子下沉、砂浆上浮，产生明显分层，导致砼面层上下不一致，导致裂缝的出现。故必须严格控制混凝土坍落度，实践证明，当混凝土坍落度小于12时，经过均匀振捣，能保证混凝土密实性，不会产生分层现象。同时在保证混凝土和易性前提下，水灰比尽可能减小。
③ 混凝土浇筑前相关准备工作详实具体。对预制面板和已浇筑混凝土进行充分均匀湿润，由于预制面板和面层混凝土浇筑时间不一致，导致其膨胀和收缩也不一致，故浇筑前应对面板进行充分湿润，增加混凝土连接效果。同时清除表面积水，避免产生多余的游离水，是混凝土产生离析。
④ 掌握好收面时间和次数。在很多人的意识中收面好坏仅会对面层平整度有影响，而与混凝土龟裂无关。实践证明，这种观点是错误的，面层抹面收面若时机掌握不好，气温较高时，会使得砼表面水份蒸发较快，造成表面失水过多，水泥不能充分水化，会产生较大变形导致龟裂。合适的收面时间为混凝土初凝后，实际操作时可用手按压混凝土，有印痕即可开始收面。同时适当增加抹面次数，可有效降低混凝土表层浮浆厚度，保证浮浆整体均匀性。
⑤ 确保混凝土养护效果。混凝土抹面完成后应立即用塑料薄膜覆盖，上面再铺设土工布或草包，塑料薄膜覆盖能有效防止混凝土表面水份蒸发，土工布或草包能确保潮湿养护，有效降低混凝土内外温差，避免温度裂缝的产生。
⑥ 严格控制切缝时间和位置。切缝需及时，通常情况下宜在混凝土潮湿养护一周后即进行切缝，切缝深度为1.5cm时效果较好；切缝位置在横梁顶部两侧以及纵梁顶部一条线。通过切缝处理，能有效削弱大面积混凝土表面张力，使应力得到释放，从而避免张应力引起的裂缝。
5、结语
面层砼龟裂现象虽然是目前施工中的质量通病，但只要认真分析裂缝产生的原因，采取针对性防治措施，面层砼龟裂现象是可有效防治的。笔者通过采取上述措施，有效控制了码头面层龟裂现象，码头投入使用已两年，尚未出现明显龟裂现象。笔者认为有效防治面层砼龟裂主要注重施工过程防治，同时在设计上采取适当措施。考虑高桩码头微小不均匀沉降的不可避免，从而导致面层产生结构性拉裂，建议在条件具备时，宜掺入适量的纤维，这样能有效阻止微裂缝扩大。
参考文献：
[1]《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）
[2]《水运工程混凝土施工规范》（JTS202-2011）