李成淵

摘 要：文章以北海郵輪碼頭現(xiàn)澆胸墻施工為研究背景，探討了產(chǎn)生裂縫的原因，并從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度優(yōu)化了碼頭胸墻施工技術(shù)，有效地避免了混凝土面層出現(xiàn)裂縫，經(jīng)實(shí)踐證明，該技術(shù)的施工效果是相當(dāng)有保障的。

關(guān)鍵詞：碼頭胸墻面層 混凝土裂縫 塑性收縮裂縫

混凝土裂縫是混凝土工程中出現(xiàn)最為頻繁的一種現(xiàn)象。一般說(shuō)來(lái)，在相關(guān)規(guī)定允許的范圍內(nèi)，混凝土裂縫不會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。但在郵輪碼頭的胸腔施工中若出現(xiàn)混凝土裂縫不僅會(huì)影響碼頭的使用性能，還會(huì)銹蝕鋼筋，影響碼頭的安全系數(shù)。鑒于此，文章研究郵輪碼頭胸墻面層混凝土裂縫施工是相當(dāng)有必要的。

1.工程概況

本工程所提及的現(xiàn)澆胸墻共有兩部分，永久護(hù)岸1號(hào)是第一部分的現(xiàn)澆胸墻，這一部分一共有44段混凝土方，其規(guī)格均為C40，總體體積為16904m3。旗下共設(shè)有3種型號(hào)的胸墻類型，分別是YXQ1、YXQ2和YXQ3。每段的長(zhǎng)度可達(dá)到8.53m，接縫處的寬度值可達(dá)到25mm?！癓”型是其主要的形式，胸墻頂部的標(biāo)準(zhǔn)高度可達(dá)到7m，底部的標(biāo)準(zhǔn)高度可達(dá)到2.7m。在沉箱倉(cāng)格中的嵌入量可達(dá)到0.3m，其中底板的標(biāo)準(zhǔn)高度可達(dá)到4.8m，標(biāo)準(zhǔn)寬度可達(dá)到5.75m，整個(gè)墻身的高度可達(dá)到2m。每一段胸墻之上都有一個(gè)梯形的護(hù)輪坎。主體現(xiàn)澆胸墻是第二部分的現(xiàn)澆胸墻。

2.裂縫成因分析

2.1干縮裂縫

一般說(shuō)來(lái)，產(chǎn)生干縮裂縫的時(shí)間都集中在混凝土養(yǎng)護(hù)或者澆筑完成之后7d左右。究其原因還是由于混凝土內(nèi)部的水分逐漸蒸發(fā)的過(guò)程中會(huì)散發(fā)出硅酸鈣膠體，產(chǎn)生很多細(xì)小的微小的裂縫。這些空隙很容易在干燥的情況下伴隨著水分的蒸發(fā)，不斷地受到擠壓，從而使其體積不斷變小。一般情況下這種裂縫的表面多為平行線或呈網(wǎng)狀分布，其縫隙的寬度最低值可達(dá)到0.05mm，最高可達(dá)到0.2mm。

2.2塑性收縮裂縫

這種收縮裂縫一般出現(xiàn)在混凝土凝固之前，由于表面失水較多，造成混凝土收縮加劇，尤其是在氣溫較高或多風(fēng)的天氣更易出現(xiàn)，其形狀呈現(xiàn)為雞爪形。這主要是由于混凝土在最終凝固之前產(chǎn)生的強(qiáng)度相對(duì)較小，很容易受到外界因素，比如高溫或大風(fēng)天氣的影響，使其表面失過(guò)多，促使其毛細(xì)管中產(chǎn)生的負(fù)壓較大，從而造成混凝土收縮加劇，而其本身的強(qiáng)度無(wú)法抵抗這種收縮帶來(lái)的壓力造成表面產(chǎn)生裂縫。

2.3沉降裂縫

這種裂縫的產(chǎn)生原因有以下兩種，一種是在施工現(xiàn)場(chǎng)，地基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，松散的土質(zhì)不能承受逐漸增大的工程主體，導(dǎo)致沉降量產(chǎn)生了不均勻的變化。另外一種是因?yàn)槟０鍥](méi)有足夠的剛度，隨著工程的推進(jìn)造成其間隔的距離的加大，促使工程出現(xiàn)了裂縫。沉降裂縫并沒(méi)有固定的位置，混凝土結(jié)構(gòu)的上下層都會(huì)產(chǎn)生，但都有一個(gè)共性即為貫穿性的裂縫。或與底面成90°的夾角，或成30～45°的夾角，其具體的裂縫寬度則與沉降數(shù)值成正比。

2.4溫度裂縫

一般情況下，溫度裂縫通常會(huì)出現(xiàn)在大體積混凝土中。由于其內(nèi)部與面層的溫差較大，裂縫出現(xiàn)的幾率就大?；炷猎谥饾u凝固的過(guò)程中，水泥熱化散發(fā)出的熱量會(huì)使內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度升高，再加上混凝土本身的體積較大，從而使其內(nèi)部散熱效率較低，在同樣時(shí)間內(nèi)，表層散熱的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出內(nèi)部散熱。溫差較大使混凝土的熱脹冷縮變化較為明顯。拉應(yīng)力是混凝土內(nèi)部的變化拉動(dòng)表層混凝土?xí)r產(chǎn)生的壓力。在施工中，若這種拉應(yīng)力超出了混凝土本身強(qiáng)度所能承受的范圍，則會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。通常情況下這種溫度裂縫并沒(méi)有規(guī)律可循，大部分都是縱橫交錯(cuò)的。其裂縫的寬度最大值一般為0.5mm。

溫度裂縫一般會(huì)在施工期間出現(xiàn)的頻率要大一些，在混凝土澆筑完成之后60～90d內(nèi)持續(xù)擴(kuò)大從而產(chǎn)生了裂縫。一般情況下，冬季施工產(chǎn)生的溫度裂縫有著很大的寬度，反觀夏季則較窄。其變化的規(guī)律多為上部裂縫較寬，下部裂縫較窄。有也會(huì)出現(xiàn)完全與之相反的情況。如果在施工中裂縫產(chǎn)生的地方鋼筋較多，則也可能會(huì)出現(xiàn)中間寬兩端窄。在工程上，這種裂縫一般被稱為梭形裂縫。

2.5化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的由于化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫，混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。由于施工當(dāng)中混凝土保護(hù)層未達(dá)要求，保護(hù)層受侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物的介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氯氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2～4倍，從而對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面，因而結(jié)構(gòu)承載力下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

3.預(yù)防施工技術(shù)

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

在胸墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，第一層施工需根據(jù)水位的變化來(lái)確定鋼筋的用量，第二、三層施工需符合相關(guān)的指標(biāo)規(guī)定，因而上述三層所選用的水膠比最大值取值為0.5，使用的混凝土規(guī)格為C30。構(gòu)造筋的選擇與使用直接關(guān)系到整個(gè)工程的建設(shè)質(zhì)量。選用的鋼筋需大小適宜，最好將混凝土的保護(hù)厚度控制在4cm以上，且原則上該厚度需在構(gòu)造筋直徑的2.5倍以上。為盡可能的減少面層出現(xiàn)裂縫的幾率，布置鋼筋時(shí)宜選用小直徑的鋼筋，而且鋼筋之間的間隔距離要稍小一些。鑒于上述原因，本工程所選用的縱向鋼筋變成了ф20mm，間隔的距離定在15cm。橫向鋼筋的型號(hào)定為ф12mm，間隔的距離為10cm，鋼筋的保護(hù)層厚度為5cm。如圖1所示，為了加強(qiáng)對(duì)表層混凝土的約束作用，減少其干縮引起的裂縫，本工程還增加了抗裂的鋼筋網(wǎng)，其橫向鋼筋的規(guī)格為ф6mm@50，縱向的鋼筋規(guī)格為ф6mm@80。

為了進(jìn)一步減小鋼筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，可以將鋼筋保護(hù)層的厚度變薄，也可以縮短鋼筋之間的間隔距離。本工程就采用了上述兩種方式。面層使用的鋼筋為構(gòu)造筋，因而可以使用上述方法來(lái)優(yōu)化鋼筋的布設(shè)。除了原本的結(jié)構(gòu)縫，本工程中還預(yù)留出了使用后澆帶工藝施工的臨時(shí)性伸縮縫。在面層的中間部位根據(jù)結(jié)構(gòu)分出結(jié)構(gòu)縫，并用橡膠板填好縫隙，在縱向大約3m的距離處鋸開(kāi)深3cm、寬3～5mm的槽口。

3.2施工工藝方面

澆筑胸墻混凝土?xí)r要遵循分層分段原則，以跳倉(cāng)的方式進(jìn)行。胸墻的第四層就是面層。在施工中為了減少面層受到第三層的約束力，需將兩層之間的澆筑時(shí)間間隔時(shí)間縮小。另外，在澆筑的工程中，還要在控制入模溫度的基礎(chǔ)之上，采取一定的保溫措施?？稍谇皟蓪拥臐仓鈱由箱佋O(shè)土工布或塑料布來(lái)達(dá)到保溫的效果。為控制混凝土面層裂縫的數(shù)量，需額外增加6次抹面，并使用薄膜和土工布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，期間要確保面層濕潤(rùn)，最少需養(yǎng)護(hù)14d。

3.3混凝土材料方面

為了測(cè)算碼頭施工中混凝土應(yīng)力的變化情況，一般會(huì)選用CCC或ANSYS軟件來(lái)達(dá)成目標(biāo)。施工人員根據(jù)這一測(cè)算結(jié)果會(huì)對(duì)混凝土的配比做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。本工程中，最終決定使用0.45作為最優(yōu)化的混凝土水膠比。每立方米的混凝土使用的膠凝材料重達(dá)360 kg。這一配比不僅穩(wěn)固了混凝土的性能，還使水熱化升溫變慢。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在郵輪碼頭混凝土表層施工中很容易產(chǎn)生裂縫，這與多種原因是分不開(kāi)的，比如施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝等。因而，為了提升碼頭的修建質(zhì)量，需要在施工中尤為注意裂縫的控制度，同時(shí)關(guān)注其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響，根據(jù)其具體情況，采取必要的措施防止裂縫的產(chǎn)生，從而提升碼頭的施工效果。

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