論碼頭工程砼面層裂縫的成因及處理

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摘要：本碼頭施工的面層裂縫現(xiàn)象較為常見，但不容忽視，關(guān)系到施工的質(zhì)量。碼頭混凝土砼面層裂縫表現(xiàn)地尤為突出。有必要采取一定的設(shè)計與施工措施，可以克服并控制住很多的裂縫。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對碼頭砼面層混凝土裂縫的認(rèn)識，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文對碼頭砼面層混凝土建筑物裂縫的種類和產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，以方便設(shè)計、施工，找出控制裂縫的可行辦法，達(dá)到防患于未然的作用 。從幾個方面分析了產(chǎn)生的原因，并針對提出了解決的方法。
關(guān)鍵詞：碼頭 裂縫 處理方法
　　一、工程概況
　　京杭運(yùn)河常州市區(qū)段改線工程建設(shè)的西港池全長1195m，港區(qū)陸域占地面積247畝，碼頭前沿設(shè)置18個泊位：散貨泊位7個（1000T泊位4個，500T泊位3個），件雜貨泊位6個，多用途泊位5個。起訖樁號為6K+510～7K+705，其主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋砼扶壁式碼頭。
　　
　　二、混凝土收縮引起的裂縫
　　
　　混凝土主要是由水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)而形成水泥膠體，將砂、石等材料膠合起來的一種非勻質(zhì)材料，其功能主要是設(shè)計用來抗壓?；炷恋牟牧系姆蔷鶆蛐?，對混凝土抗拉甚為敏感，故抗拉強(qiáng)度的離散程度遠(yuǎn)大于抗壓強(qiáng)度?；炷亮芽p絕大多數(shù)是由抗拉強(qiáng)度和極限拉伸不足而引起的?；炷翝仓?，其裂縫有粘著裂縫和水泥石裂縫，粘著裂縫主要是在混凝土干燥硬化的水化過程中，由于水泥石、骨料的干縮系數(shù)不同，在水泥石與骨料間產(chǎn)生極為微細(xì)的分裂裂縫，當(dāng)混凝土受溫濕作用，產(chǎn)生內(nèi)力時，粘著裂縫就慢慢擴(kuò)大，深入附近的水泥石，而在混凝土面層產(chǎn)生網(wǎng)狀連續(xù)的裂縫。
　　在沒有外部荷載作用時，施工期碼頭面層出現(xiàn)裂縫主要是混凝土自身的收縮變形超過其拉伸極限而引起的，而影響該變形的因素有組成材料的性質(zhì)、水灰比、外界約束、時間及環(huán)境溫濕度等?；炷恋氖湛s分為硬化收縮、塑性收縮、失水干縮，當(dāng)收縮變形得不到滿足時，將引起變形應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力）。工程上80％的裂縫是因變形而產(chǎn)生的，具體分以下幾種情況：
　　1、硬化收縮 混凝土的收縮過程實際上是水泥和水發(fā)生水化作用的過程，在此過程中，混凝土的收縮變形可正可負(fù)，普通硅酸鹽水泥混凝土的收縮變形是正的，即縮小變形，而礦碴硅酸鹽水泥及摻粉煤灰混凝土的收縮變形是負(fù)的，即膨脹變形，對抵抗裂縫的產(chǎn)生有利。
　　2、塑性收縮 混凝土澆筑4～10h左右，水泥水化反應(yīng)劇烈，水泥凝膠的晶體結(jié)構(gòu)越來越多，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，引起失水收縮，這都發(fā)生在初凝過程，終凝以前。一般情況下，碼頭面層的頂面先干，內(nèi)部后干，致使外部發(fā)生塑性收縮，而內(nèi)部還未發(fā)生，這時就使面層頂部任一微小的單元體受到變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用。而此時混凝土處于凝結(jié)過程或硬化初期，抗拉強(qiáng)度極低，極易產(chǎn)生裂縫。
　　3、失水干縮 混凝土中含有大量的空隙，粗細(xì)毛細(xì)孔。這些空隙、毛細(xì)孔中存在著以物理力學(xué)結(jié)合水方式存在的自由水及以物理化學(xué)方式結(jié)合的吸附水。當(dāng)環(huán)境干燥，太陽直射時，自由水先期蒸發(fā)，并且在細(xì)孔及微細(xì)毛細(xì)孔中產(chǎn)生毛細(xì)壓力，水泥石承受毛細(xì)壓力后產(chǎn)生壓縮變形。待毛細(xì)水蒸發(fā)后，進(jìn)一步蒸發(fā)吸附水，首先蒸發(fā)晶格間的水分，其次蒸發(fā)分子層中的吸附水。因為砂、石的壓縮率低，水泥石的壓縮率高，所以這些水分的蒸發(fā)引起顯著的水泥石壓縮，產(chǎn)生混凝土干縮變形的主要部分，也即碼頭面層裂縫的主要原因。
　　處理及解決辦法主要有：
　　1、在混凝土中加鋪鋼絲網(wǎng)或加一種防裂材料丙綸纖維，規(guī)格19mm，添加量為0.8-～0.9kg/m3，這樣可以減少混凝土的沉降收縮；同時可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土的韌性。
　　2、在混凝土澆注過程中，對于局部表面出現(xiàn)的泌水，用海棉或其他工具及時析出。完成后馬上用塑料薄膜將砼表面覆蓋，防止水分蒸發(fā)。
　　3、經(jīng)過多次壓光抹面后，在混凝土初凝后，先用塑料薄膜將砼表面覆蓋養(yǎng)生。等混凝土終凝后，改用粘墊覆蓋，并灑水濕潤養(yǎng)護(hù)

三、施工人為因素引起裂縫處理辦法
　　
　　1、混凝土攪拌時間太短，則拌出的混凝土不均勻，水泥漿不能將骨料充分包裹，甚至本該與水泥結(jié)合的水成了自由水，而水泥得不到水化，這樣既增大了內(nèi)部孔隙率，又降低了混凝土的強(qiáng)度，同時表層水泥砂漿因未拌勻，受不均勻材料的脹縮作用會產(chǎn)生無規(guī)則網(wǎng)狀裂縫。
　　2、混凝土攪拌時間太長，細(xì)骨料因磨損將增加表面積，在不增加用水量的情況下，和易性必然降低，而且在不停的攪拌中，水分會揮發(fā)，混凝土和易性更低。這就可能使得澆筑不均勻，或者發(fā)生塑性收縮，或者發(fā)生材料離析，導(dǎo)致面層裂縫。
　　3、澆筑速度太快，由于碼頭面層較薄，單位面積上需要的混凝土量較少，如果澆筑太快，振搗、抹面跟不上，混凝土中的水分蒸發(fā)變干，工人有時就會加水。一方面來不及全面振搗會使振搗不密實，混凝土沉陷、泌水；另一方面人為加水，改變水灰比，又無法充分拌和，會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的自由水，增加孔隙率，也就增大了混凝土的干縮，導(dǎo)致裂縫發(fā)生。
　　 4、早期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，因為碼頭面層較薄，面積較大，水分極易在陽光、風(fēng)力作用下?lián)]發(fā)。而早期混凝土抵抗變形的能力相對較弱，根據(jù)混凝土收縮的微觀原理，必須降低其內(nèi)部自由水和吸附水的蒸發(fā)速度，所以必須在混凝土結(jié)硬后就要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，水分揮發(fā)的越早、越快，則裂縫產(chǎn)生的越早、越快，現(xiàn)象就越嚴(yán)重。
　　5、施工原因引起的裂縫應(yīng)從施工管理、監(jiān)理方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，主要有針對性的做好幾個方面：
　?。?）嚴(yán)格控制混凝土攪拌時間，不能太短或太長，攪拌時間太短易造成水泥漿與骨料不能充分包裹，降低混凝土的強(qiáng)度；攪拌時間太長會造成細(xì)骨料磨損，減少和易性，造成澆筑不均勻；一般自落式攪拌機(jī)攪拌時間不少于2分鐘，有條件情況下最好進(jìn)行試拌，調(diào)整確定具體攪拌時間；
　?。?）控制混凝土的澆筑速度，特別是氣溫較高時，澆筑、振搗、抹面三個環(huán)節(jié)要配合得當(dāng)，不能脫節(jié)，同時禁止在施工過程是隨意增減用水量，確保水灰比；
　?。?）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，混凝土養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)混凝土的濕度和溫度控制，盡量減少表面混凝土的暴露時間，及時對混凝土暴露面進(jìn)行緊密覆蓋（可采用蓬布、塑料布等進(jìn)行覆蓋），防止表面水分蒸發(fā)。暴露面保護(hù)層混凝土初凝前，應(yīng)卷起覆蓋物，用抹子搓壓表面至少二遍，使之平整后再次覆蓋，此時應(yīng)注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面，直至混凝土終凝為止。
　　
　　四、結(jié) 語
　　
　　本文對混凝土裂縫成因與防治措施之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實踐上的初步探討，混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵，在施工中應(yīng)切實重視起來，最好采用混凝土養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)措施。這就要求技術(shù)人員在具體施工中要多觀察、多比較、多分析、多總結(jié)，根據(jù)工程的不同情況，采取不同的方法進(jìn)行防止，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
　　
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