码头现浇胸墙混凝土结构有害裂缝的防治

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【摘要】本文主要论述了码头现浇胸墙混凝土结构的有害裂缝的主要种类和成因，并从原因的角度进行分析，讨论了如何防治码头现浇胸墙混凝土结构有害裂缝，以期可以提高码头现浇胸墙混凝土结构的施工水平。

【关键词】码头；现浇胸墙；混凝土；裂缝

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

目前，码头现浇胸墙混凝土的使用范围非常广泛，为了能够提高码头现浇胸墙混凝土结构的施工质量，必须要尽量避免码头现浇胸墙混凝土结构有害裂缝的出现，提高施工的质量。

二、工程概况

烟台港西港区某顺岸通用码头工程通用码头长775m，合计37段胸墙，混凝土用量18347m3，钢筋用量1651t。单段胸墙混凝土浇筑用量近500方，施工时分两层浇筑，第1层浇筑到标高+4.5m，第2层浇筑到标高+5.5m。每段胸墙尺寸：22.75m×5.25m×4.3m（长×宽×高），属典型的长墙式大体积混凝土。

三、混凝土裂缝

1、无害裂缝与有害裂缝的区分

水泥砼裂缝是混凝土的一种常见病和多发病,多发生于施工阶段,其原因复杂多变,从裂缝外观可分成微观裂缝和宏观裂缝两大类。

微观裂缝是指肉眼看不到的、水泥砼内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下,但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。这种水泥砼本身固有的微观裂缝,在荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。用实体显微镜观察、X射线或超声波探测仪等物理检验手段都可鉴定出这种裂缝。另外一种最直接的方法就是用渗水观察,一定压力的水可以从水泥砼内部的裂缝中渗透出来。

宏观裂缝宽度在0.05mm以上,并且认为宽度(最终宽度,即裂缝不再扩展的宽度)小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的;继续发展可能会影响到结构性能、使用功能和耐久性的裂缝称为有害裂缝。本文中的裂缝指有害裂缝。

2、有害裂缝的分类

（一）收缩裂缝

在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起水泥砼收缩而产生的裂缝,多为规则的条状,很少交叉,常发生在结构变截面处,往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积水泥砼中,梁、板、柱等小块体构件,特别是预应力构件极少产生收缩裂缝。水泥砼收缩裂缝危害较大,尤其是暴露在大气中的构筑物,影响更大。如不加以防止,可能会造成严重后果。

（二）超载裂缝

水泥砼构件超荷载使用时,造成变形、失稳或因疲劳等原因产生裂缝。一般均发生在构件受弯矩最大的部位,成条状,但分布不象收缩裂缝那样均匀,扩展方向也相反,一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因,往往是施工阶段在构件上不适当地施加施工荷载或者是上部建筑过早施工。另外,温度应力影响也是原因之一。

（三）沉降裂缝

因地基差异沉降或构件接合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种水泥砼裂缝,多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直,或成30b~40b角方向发展,宽度因荷载大小而异,与沉降值成比例。沉降裂缝危害极大,并且极难处理。因此必须在设计上采取有效措施,施工、使用中也要加强观测、监视。

（四）龟裂裂缝

施工阶段因配料、搅拌、浇筑、养护等各环节的操作不当均能产生,其中以养护环节为关键。裂缝成龟壳状或散射状,无规律,长度、宽度也不一致。

（五）疏松裂缝

水泥砼浇筑时因下料不均,致使水泥砼材料离析,或因漏振、过振而产生的疏松状态裂缝。如果它延续到水泥砼表面,则容易发现,如果只产生在水泥砼内部,则不能直接表现出来。这种疏松带长度不等,视下料或振捣情况而异。

四、对有害裂缝的控制方法

按照本工程的特点,我们通过重点采取以下几项措施,最大限度地减少胸墙砼有害裂缝。

1、设计

胸墙配筋设计时，改变了以往工程中只在轨道梁下方配筋的方式，在胸墙整个断面大范围配筋，从而整个增强了胸墙的整体性，控制裂缝的产生。每段胸墙分两层施工，从而减少了每段胸墙的体积，降低裂缝产生的可能。

2、环境

胸墙砼浇注前,听取天气预报,雨雪天、大风天不施工,尽量减小混凝土内外温差,保证模板及混凝土稳定,抑制裂缝的产生。砼浇注前,使用淡水冲刷底面,确保混凝土的层间结合。砼浇注前,使用钢丝刷对下层钢筋除锈,防止内部钢筋锈蚀产生裂缝。

3、原材料和配合比

砂石料进场前必须经过砼供应商和施工方两级检验,各项指标合格后方可进场使用,确保砂石材料质量。比较选择水化热较低且性能较稳定的普通硅酸盐水泥,降低水化热,减小收缩裂缝的产生。本工程通过比对实验,确定采用三菱水泥。适当掺加缓凝剂,延长混凝土的凝结时间,使混凝土内部的热量在混凝土凝结之前较多地散出,降低了混凝土凝结后内部水化热峰值,减小混凝土的内外温差。依据《水运工程混凝土施工规范》和《水运工程混凝土质量控制标准》进行配合比设计,配合比设计采用三级配,设计坍落度80~100mm,减少混凝土收缩值,降低裂缝发生的可能。

4.工程措施

（一）砼浇注

浇筑时控制落灰高度不大于2m、均匀下灰人工平仓,避免粗骨料堆积和混凝土泌水、离析现象的发生。采用插入式振捣棒分层振捣,操作时快插慢拔,振点呈梅花形均匀排列,每一振点振至表面不再翻浆为止,振捣顺序为从模板处开始,先外后内,移动间距不大于25cm,分层振捣时应插到下层砼中不低于5cm,不得漏振、过振。并且在砼浇筑过程中,安排专人经常检查模板支立的稳固性。

严格控制坍落度,每次浇注时现场实测坍落度,控制在80~100mm,若发现坍落度过大现象,则在规范允许范围内适量减水。

顶层胸墙浇注前,先用淡水润湿底层砼表面,以利于上下层砼更好地结合。砼浇注完成后,将上部因振倒产生的浮浆刮除、清理干净。

（二）分层浇注

为保证前沿线顺直,标高满足设计要求,胸墙分两层浇注。顶层胸墙浇注前,底层胸墙顶面必须进行凿毛处理,凿毛时间选择在砼强度达到设计强度30%以后进行,全部采用人工进行,露出1/3石子。

加强沉降位移观测,在底层胸墙相对稳定时及时浇注顶层胸墙,以减少两层胸墙浇注的间隔时间。

（三）面层砼掺加聚丙烯网状纤维

胸墙顶面300mm厚度范围内设置分散状聚丙烯纤维,纤维直径为18Lm,纤维长度为12mm,纤维数量为3@108根/kg,抗拉强度为300MPa,用量为0.6kg/m3。

聚丙烯网状纤维是以聚丙烯为原材料,通过特殊工艺制造而成的(图2)。其外观为多根纤维单丝相互交连而成网状结构。当聚丙烯网状纤维投入到混凝土后,在混凝土搅拌过程中,纤维单丝间的横向连结经混凝土自身的揉搓和摩擦作用而破坏,形成纤维单丝

或网状结构充分张开,从而使砼更好地连结。同钢纤维相比,聚丙烯网状纤维在充分分散后获得的聚丙烯纤维单丝具有细度大、数量多的显著优势,加之聚丙烯纤维自身所具备的不吸水、抗酸碱能力强和弹性模量与混凝土相当等特性,能明显抑制或减少因混凝土塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的裂缝。

图1聚丙烯纤维

（四）预埋铁件周围绑扎细钢筋

按照以往经验,预埋铁件四角易出现45b应力裂缝。本工程中,所有预埋铁件四周均绑扎埋设

（五）砼养护

胸墙砼浇注完毕后,清理掉顶面的浮浆,终凝后及时进行养护;顶面及前后墙均覆盖土工布并保持湿润。按照规范要求,养护时间不少于14d,并有完整的养护记录。

五、防治效果

通过上述措施的实施,该工程码头的胸墙变形缝的缺陷防治取得了很好的效果。变形缝线直、面平、缝宽均匀、上下贯通,不仅保证了变形缝功能的正常发挥,而且变形缝的外观质量有了很大的提高。据检查,变形缝缝宽和缝顺直的偏差均控制在±3mm之内(缝宽偏差规范允许值为10mm,-5mm;缝顺直偏差规范允许值为10mm);缝两侧构件混凝土顶面高差(胸墙和轨道梁未发生不均匀沉降之前)控制在2mm之内,变形缝两侧混凝土无漏浆或流坠现象。

六、结束语

总而言之，码头现浇胸墙混凝土结构的施工必须要注重施工技术和施工管理，从施工裂缝防治的角度出发，分析码头现浇胸墙混凝土结构的预防措施，进而提高施工的水平。

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