王鈞

（中交四航局第三工程有限公司，廣東湛江 524005）

0 前言

湛江地區(qū)軟土層較厚，而高樁碼頭具有適用于軟土地基的優(yōu)勢(shì)，因此在湛江地區(qū)應(yīng)用最廣。雖然隨著碼頭建設(shè)水平不斷發(fā)展，碼頭質(zhì)量和外觀有了顯著的提升，但碼頭磨耗層混凝土裂縫的質(zhì)量通病尚未得到根治，而業(yè)主方對(duì)碼頭的外觀質(zhì)量要求及標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。因此，找出碼頭磨耗層裂縫產(chǎn)生的原因并如何采取有效的防治措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，是提高碼頭觀感質(zhì)量的重中之重。但也存在著承載力有限、耐久性差、構(gòu)件易損壞的缺點(diǎn)。

本文結(jié)合湛江高樁碼頭磨耗層裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)性地提出預(yù)防治理措施，以指導(dǎo)實(shí)際項(xiàng)目的使用和施工需要，以便更好地在實(shí)際施工過(guò)程中使用。

1 概況

寶鋼湛江鋼鐵三高爐系統(tǒng)項(xiàng)目碼頭建設(shè)1座1萬(wàn)t級(jí)雜貨泊位及其配套設(shè)施，泊位總長(zhǎng)度為172m，寬度為30m。現(xiàn)澆面層厚度為200mm，混凝土標(biāo)號(hào)C35；磨耗層厚度為30~130mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C35，摻聚丙烯纖維（聚丙烯纖維直徑小于等于20μm，長(zhǎng)度12mm，抗拉強(qiáng)度大于等于400N/mm2），摻量為0.91kg/m3混凝土。碼頭設(shè)計(jì)約5‰的雙坡向排水，中部排水明溝為最低點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 碼頭現(xiàn)澆面層結(jié)構(gòu)斷面

2 混凝土裂縫的機(jī)理

從微觀結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，在混凝土硬化過(guò)程中，密集的粗骨料下沉和水泥漿上浮，過(guò)量的自由水通過(guò)毛細(xì)孔道上升并溢出混凝土表面，以及混凝土漿內(nèi)氣泡的溢出都會(huì)導(dǎo)致混凝土體積減小和下沉，體積縮小使混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，將在混凝土內(nèi)形成界面微裂縫。微裂縫通常是視為無(wú)害裂縫，不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的使用功能產(chǎn)生危害。在外力的作用下，界面微裂縫才會(huì)得以發(fā)展擴(kuò)張，最終形成肉眼可見(jiàn)的宏觀裂縫（裂縫寬度在0.05mm以上）。

3 高樁碼頭磨耗層混凝土裂縫的成因

磨耗層裂縫主要體現(xiàn)為規(guī)則裂縫和網(wǎng)狀裂縫。磨耗層裂縫形成的影響因素較多，總的來(lái)說(shuō)，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

3.1 外界環(huán)境因素

碼頭磨耗層面積較大，厚度小且相差較大（厚度為30~130mm），非常容易受到溫度變化的影響。加上湛江地區(qū)地處亞熱帶氣候，夏季高溫多雨，沿海地區(qū)風(fēng)力相對(duì)較大，本工程磨耗層恰好在7~8月份進(jìn)行澆筑，高溫和海風(fēng)加快了混凝土表面的水分揮發(fā)速度，造成混凝土因收縮不均勻而出現(xiàn)裂縫。

3.2 設(shè)計(jì)原因

碼頭面層分為現(xiàn)澆面層和磨耗層，磨耗層厚度為30~130mm，且設(shè)計(jì)僅在現(xiàn)澆面層內(nèi)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，未在磨耗層內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼筋布置位置不當(dāng)極易導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

3.3 原材料及配合比原因

（1）選用的水泥質(zhì)量不符合規(guī)范要求，或粗骨料級(jí)配不均勻，細(xì)骨料含泥量大，使混凝土加劇收縮從而產(chǎn)生裂縫。

（2）磨耗層摻入的聚丙烯纖維在混凝土拌和后，將以網(wǎng)狀的形式均勻分布在混凝土內(nèi)，影響混凝土的流動(dòng)性，不利于磨耗層的光面?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員為圖施工方便，便加水稀釋?zhuān)@不僅使聚丙烯纖維失去其整體性能，也因混凝土水分過(guò)多，在硬化過(guò)程中形成不規(guī)則的收縮裂縫。

3.4 施工原因

（1）預(yù)制面板安裝時(shí)，底部擱置面鋪設(shè)的座漿出現(xiàn)不連續(xù)、不飽滿現(xiàn)象。

（2）磨耗層施工前未用對(duì)基面進(jìn)行沖洗、濕潤(rùn)，影響了新舊混凝土之間的黏結(jié)。當(dāng)在外力作用下，極易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫?；蜻^(guò)分潤(rùn)濕積水不及時(shí)清理，會(huì)造成澆筑后混凝土表面出現(xiàn)浮漿，易產(chǎn)生裂縫。

（3）混凝土振搗隨意，存在漏振及過(guò)振現(xiàn)象，不利于混凝土的密實(shí)，易產(chǎn)生裂縫。

（4）未能掌握后收面光面的時(shí)間，導(dǎo)致表面出現(xiàn)收縮性裂縫。

（5）澆筑完后未及時(shí)切縫導(dǎo)致混凝土內(nèi)應(yīng)力得不到釋放而產(chǎn)生裂縫。

（6）高溫天氣澆筑完后未及時(shí)按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)次數(shù)不足都會(huì)加速混凝土表面水分蒸發(fā)，從而產(chǎn)生收縮性裂縫。

4 高樁碼頭結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的預(yù)防控制措施

分別通過(guò)對(duì)上述原因的分析，針對(duì)性地采取預(yù)防控制措施。

4.1 施工環(huán)境的選擇

合理安排磨耗層的澆筑時(shí)間，盡量拉長(zhǎng)磨耗層與現(xiàn)澆面層澆筑的時(shí)間間隔，使現(xiàn)澆面層的混凝土得到充分的養(yǎng)護(hù)和收縮。其次，提前接收天氣預(yù)報(bào)信息，避開(kāi)高溫、大風(fēng)、下雨等天氣，選擇夜間氣溫較低的時(shí)間段進(jìn)行澆筑，降低混凝土表面水分的揮發(fā)速度。

4.2 加強(qiáng)原材料控制及優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

（1）混凝土的原材料和配合比設(shè)計(jì)需滿足《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTS202—2011）》的規(guī)定，施工過(guò)程加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原材料的檢驗(yàn)和驗(yàn)收，嚴(yán)格按照驗(yàn)證后的配合比控制拌合物坍落度、粉煤灰摻量及水膠比。

（2）本工程磨耗層采用混凝土自卸工藝，因厚度較薄，施工混凝土坍落度不宜太大，一般混凝土坍落度控制（60±20）mm。結(jié)合本工程施工情況，聚丙烯纖維細(xì)石混凝土的坍落度控制在（100±20）mm，不僅利于混凝土的光面，也能使聚丙烯纖維有效的發(fā)揮作用，降低裂縫的發(fā)生。

4.3 設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化磨耗層澆筑的厚度，按60~80mm進(jìn)行控制，其次，在磨耗層內(nèi)可以考慮增加一層細(xì)鋼筋網(wǎng)片。

4.4 施工過(guò)程的技術(shù)控制

（1）嚴(yán)格控制預(yù)制面板的安裝質(zhì)量。預(yù)制面板座漿鋪設(shè)需連續(xù)飽滿，預(yù)制面板安裝后若尚有余漿擠出，應(yīng)在接縫處采用砂漿嵌塞密實(shí)和勾縫。對(duì)于座漿砂漿鋪設(shè)厚度超過(guò)2cm的部位，采取在砂漿內(nèi)部埋置鋼板的方法，能有效地保證面板安裝的穩(wěn)定性與傳遞上部荷載的均勻性，防止沿板邊出現(xiàn)規(guī)則裂縫。

（2）施工前采用高壓水槍沖洗澆筑面的泥土，澆筑前提前2~3h左右濕潤(rùn)基面，保證新舊混凝土之間的粘結(jié)力。

（3）采用分倉(cāng)澆筑以縮短一次性澆筑長(zhǎng)度，每日澆筑的面積控制在200m2左右；混凝土振搗采用振動(dòng)棒加平板振搗器振搗，先采用平板振搗器振搗密實(shí)，對(duì)邊角等地方采用振搗棒配合振搗，停振標(biāo)準(zhǔn)為混凝土表面出現(xiàn)水泥漿且不再沉落。混凝土澆筑后要進(jìn)行二次振搗，混凝土初凝前做好收面刮平以及抹面工作。

（4）抹面在混凝土初凝后立即進(jìn)行，要在終凝前完成。抹面采用磨光機(jī)結(jié)合人工的方式，第一次抹面在混凝土初凝后即進(jìn)行，之后進(jìn)行至少兩次收水抹面。其間隔一般為30min。具體抹面次數(shù)和間隔將依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的溫度、濕度、日照強(qiáng)度、風(fēng)力等因素決定。

（5）合理設(shè)置面層切縫，如縱梁和橫梁頂部位置。同時(shí)，切縫時(shí)間控制在面層混凝土強(qiáng)度達(dá)到10~15MPa時(shí)，切縫深度為20mm，縫寬4~6mm，縫內(nèi)采用聚氨酯進(jìn)行灌縫處理，灌縫前先清理干凈縫內(nèi)的雜質(zhì)，確?？p內(nèi)清潔。

（6）澆筑完畢后要及時(shí)采用土工布覆蓋，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)潮濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。且養(yǎng)護(hù)期間在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到2.5MPa之前，人員不得在澆筑好的磨耗層面進(jìn)行行走，車(chē)輛不允許同行。

5 混凝土裂縫治理措施

在施工過(guò)程中，對(duì)既有的裂縫根據(jù)裂縫的不同類(lèi)型，混凝土修補(bǔ)所采用的方法與材料也不全相同。按照裂縫的類(lèi)型可分為靜止裂縫、正在發(fā)展的裂縫和活動(dòng)裂縫。裂縫的常規(guī)修補(bǔ)方法一般有表面修補(bǔ)法、填充法、灌漿法。

5.1 表面修補(bǔ)法

此種修補(bǔ)方法適用于表層微細(xì)獨(dú)立裂縫（裂縫寬度w小于0.2mm），其原理是利用微細(xì)獨(dú)立裂縫或網(wǎng)狀的毛細(xì)作用吸收低粘度且具有良好的滲透性的修補(bǔ)膠液，將裂縫通道進(jìn)行封閉。

5.2 填充法

適用于處理寬度0.2~0.3mm活動(dòng)裂縫、靜止裂縫及裂縫中有充填物。此法操作簡(jiǎn)單，且費(fèi)用低。具體操作為：在裂縫位置沿著裂縫走向騎縫鑿出槽深不小于30mm，槽寬不小于20mm的U型溝槽，清洗干凈后涂刷界面材料后，用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)的結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行分層填充。

5.3 灌漿法

適用于處理寬度大于0.3mm裂縫或貫穿性裂縫，此種施工方法應(yīng)用范圍廣。其原理是利用灌漿機(jī)將膠凝材料灌入混凝土的裂縫中，膠凝材料凝結(jié)后與混凝土形成整體，從而起到加固封堵目的。

灌漿法分為兩類(lèi)：①用灌漿即向裂縫腔內(nèi)注入修補(bǔ)材料；②沿著裂縫方向設(shè)置灌漿嘴（按200~500mm左右間距設(shè)置）并固定，一般布置在裂縫端部、裂縫交叉處及貫穿裂縫的兩個(gè)側(cè)面，按豎向縫自下而上、水平縫自一端向另一端的順序進(jìn)行壓力灌漿，灌漿壓力宜控制在0.2~0.8MPa。常用的灌漿材料有水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯等化學(xué)材料。在裂縫寬度大于0.5mm時(shí)，可采用水泥灌漿。

針對(duì)產(chǎn)生的裂縫要做好全面分析，研究其產(chǎn)生的原因及類(lèi)型，記錄裂縫的發(fā)展程度，可能造成的危害（是否滲水、是否發(fā)生鋼筋銹蝕），才能有針對(duì)性地選擇合適的修補(bǔ)方法進(jìn)行防治。

6 結(jié)論

高樁碼頭磨耗層澆筑是碼頭最后一道工序，也代表著整個(gè)碼頭的“臉面”，對(duì)碼頭的觀感質(zhì)量評(píng)分起著決定性作用。本文結(jié)合裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，從外部環(huán)境、原材料質(zhì)量和配合比設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方面、施工等四個(gè)方面對(duì)磨耗層裂縫成因進(jìn)行了分析，并針對(duì)性地提出預(yù)防控制治理措施。

混凝土裂縫預(yù)防控制措施主要有：混凝土原材料質(zhì)量控制、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、嚴(yán)格按照施工工藝方法進(jìn)行作業(yè)，做好混凝土的養(yǎng)護(hù)。裂縫的常規(guī)治理方法主要有：表面修補(bǔ)法、填充法、灌漿法。根據(jù)具體裂縫成因及類(lèi)型，選擇最為合理的防治措施以減少或避免裂縫產(chǎn)生，有效提高高樁碼頭混凝土綜合質(zhì)量水平、耐久性和延長(zhǎng)使用壽命。