重力式碼頭胸墻裂縫質(zhì)量通病防治措施

第第頁重力式碼頭胸墻裂縫質(zhì)量通病防治措施胸墻混凝土裂縫是重力式碼頭常見的一種質(zhì)量通病，尤其是隨著墻身預(yù)制構(gòu)件的大型化，胸墻設(shè)計(jì)段長不斷增大，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不斷提高，胸墻混凝土的裂縫情況越來越嚴(yán)重。裂縫的存在不僅影響質(zhì)量，而且影響結(jié)構(gòu)物的耐久性和使用功能。有關(guān)資料表明，我國近十年建造的重力式碼頭的胸墻，幾乎都不同程度地出現(xiàn)了裂縫。因此，胸墻裂縫已成為重力式碼頭普遍存在的一種質(zhì)量缺陷。一、表現(xiàn)特征（一）橫向裂縫（垂直于碼頭軸線方向的裂縫）。多發(fā)生在胸墻段的1/2部位或1/3部位，有時(shí)出現(xiàn)1道，有時(shí)出現(xiàn)2～3道，多在胸墻頂面和迎水面同時(shí)出現(xiàn)，嚴(yán)重的貫通橫斷面。從碼頭正面觀察，胸墻迎水面上的裂縫一般從胸墻與墻身構(gòu)件的接茬處開始向上延伸，長度約0.4～1.5m，裂縫的寬度在胸墻分層高度的下1/3處為最大，約為0.2～0.4mm，向上和向下呈逐漸變窄。從胸墻頂部觀察，除存在與胸墻迎水面貫通裂縫外，在胸墻結(jié)構(gòu)斷面的變化處也會(huì)出現(xiàn)，裂縫的最大寬度約為0.1～0.4mm，一般呈上寬下窄。（二）水平向裂縫（順碼頭軸線方向的裂縫）。胸墻頂部出現(xiàn)的沿鋼筋方向的斷續(xù)分布裂縫，寬度變化較大，窄的約0.2～0.3mm，寬的可能超過0.5mm。（三）斜向裂縫。多發(fā)生在胸墻頂部系船塊體周圍、皮帶機(jī)基礎(chǔ)墩周圍、管溝或預(yù)留方形孔的四角處，呈45°放射狀，寬度約0.05～0.2mm。（四）不規(guī)則裂縫。采用內(nèi)外分層方法澆筑的胸墻，其迎水面和頂面在產(chǎn)生橫向裂縫的同時(shí)，有時(shí)還伴隨產(chǎn)生一些不規(guī)則的裂縫，寬度一般在0.1～0.3mm。（五）表面干裂和龜裂。施工過程中或施工后0.5～2個(gè)月內(nèi)，在胸墻頂面出現(xiàn)的形狀不規(guī)則、寬度不大、深度較淺的網(wǎng)狀裂縫或龜紋狀裂紋。二、工程危害（一）胸墻出現(xiàn)貫通性裂縫，影響胸墻結(jié)構(gòu)的整體性。（二）影響混凝土耐久性。胸墻處在水位變化區(qū)，干濕交替，尤其是我國北方，胸墻還要承受冰凌的撞擊和摩擦，嚴(yán)重的裂縫將會(huì)降低混凝土的抗凍性能。對(duì)有配筋的胸墻，裂縫是氯離子侵襲的通道，將加快鋼筋的銹蝕，影響碼頭的使用年限。（三）影響碼頭的觀感質(zhì)量。三、產(chǎn)生原因隨著預(yù)制構(gòu)件的大型化，重力式碼頭的胸墻分段長度越來越長，特別是在分層施工后，每層的長厚比達(dá)到10～30。胸墻上設(shè)有系船塊體和各類工藝管溝，因此胸墻混凝土屬于約束條件復(fù)雜的大體積混凝土。（一）混凝土內(nèi)外溫度差導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自生應(yīng)力裂縫。胸墻澆筑時(shí)，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)（混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右），導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，造成內(nèi)部與外部溫差較大，熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在混凝土的施工中當(dāng)氣溫溫差較大或混凝土受到寒潮襲擊時(shí)，表面溫度急劇下降，產(chǎn)生收縮，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫。（二）分層澆筑混凝土間產(chǎn)生的約束應(yīng)力裂縫。分層澆筑胸墻混凝土?xí)r，特別是兩層混凝土澆筑間隔時(shí)間較長，下層混凝土完成大部分收縮，其作為一個(gè)剛體對(duì)上層混凝土產(chǎn)生約束，不能自由變形，就會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。分層澆筑的胸墻施工縫處理不規(guī)范，上下層間聯(lián)系薄弱時(shí)，容易因上層混凝土收縮變形產(chǎn)生裂縫。（三）混凝土收縮裂縫?；炷猎谟不^程中將產(chǎn)生一定的收縮，當(dāng)水灰比較大、用水量較多時(shí)，混凝土自身的收縮增大。收縮裂縫多發(fā)生在大體積混凝土中，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處，裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉。（四）應(yīng)力集中裂縫。胸墻上設(shè)有系船塊體和各種工藝管溝，這些塊體和管溝四角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致在塊體周圍和管溝四角處出現(xiàn)斜向裂縫。（五）混凝土沉縮裂縫。混凝土硬化初期尚處于一定的塑性狀態(tài)，混凝土骨料在自身重力作用下將會(huì)發(fā)生下沉，振搗不密實(shí)的混凝土在硬化的初期也產(chǎn)生一定沉縮。當(dāng)這種沉降受到模板或鋼筋的約束時(shí)，將導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生塑性變形裂縫。（六）混凝土表面干縮裂縫。施工過程中或混凝土后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，表層的水分容易散失，過早干燥，將造成混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫。高性能混凝土的飽水養(yǎng)護(hù)很重要，養(yǎng)護(hù)不好，更容易產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫或較嚴(yán)重的龜紋狀裂縫?；炷帘砻娴母煽s裂縫不僅與施工條件、養(yǎng)護(hù)情況等有關(guān)，而且也與混凝土的技術(shù)條件有很大關(guān)系。未摻加減水劑、水灰比大、單位體積用水量大和泌水情況嚴(yán)重的混凝土，表面容易產(chǎn)生干縮裂縫。（七）與骨料質(zhì)量有關(guān)的裂縫。砂的含泥量及粒徑對(duì)混凝土干縮也有較大影響，隨著含泥量增大，混凝土收縮增大，抗拉強(qiáng)度降低。石子粒徑加大，混凝土配合比不變情況下，其用水量或水泥用量相應(yīng)減少，混凝土收縮隨之減少。摻入減水劑、緩凝劑和引氣劑等外加劑以改善混凝土性能，增加混凝土抗裂能力。另外，早拆?；虿鹉２划?dāng)以及混凝土硬化前遭受擾動(dòng)或承受荷載等都可能產(chǎn)生裂縫。四、防治措施（一）合理確定胸墻分段長度。碼頭的胸墻長度一般與墻身構(gòu)件的長度同長，為了提高胸墻的剛度，減少開裂，在混凝土胸墻可增加變形縫（分段長度不宜大于15m）。下圖為碼頭的墻身示意圖，卸荷板對(duì)上部胸墻的約束較小，分段長度仍保持設(shè)計(jì)劃分的長度。（二）合理確定胸墻施工的分層厚度，科學(xué)控制上下層混凝土澆筑的間隔時(shí)間。據(jù)調(diào)查，采用水平分層方法施工的胸墻裂縫要少于采用內(nèi)外分層方法施工的胸墻，因此應(yīng)盡量不采用內(nèi)外分層方法施工。胸墻分層施工，上下層混凝土澆筑的時(shí)間間隔對(duì)約束應(yīng)力的大小有較大影響。間隔時(shí)間越短，先澆混凝土對(duì)后澆混凝土的約束應(yīng)力越小。胸墻施工要合理分層，并控制好上下層混凝土澆筑時(shí)間間隔，對(duì)裂縫控制非常重要。如某港碼頭，為避免在迎水面留下施工縫，選用了內(nèi)外分層的施工方法，胸墻的裂縫較多，既有橫向裂縫又有縱向和斜向裂縫。又如某港碼頭胸墻的高度為3.47m，采用水平分層的施工方法。第1層（下層）高度為1.6m，第2層（中間層）高度為1.62m，第3層（頂層）厚為0.25m。為盡量減少先澆混凝土對(duì)后澆混凝土的約束，第1層與第2層的施工間隔時(shí)間控制在3～7d。對(duì)防治胸墻出現(xiàn)裂縫起到很好效果。（三）分層施工接茬面應(yīng)平順，防止出現(xiàn)過大的起伏和凸凹，避免基層對(duì)后澆混凝土的不均勻約束。墻身構(gòu)件安裝時(shí)，嚴(yán)格控制頂部高差；胸墻分層澆筑時(shí)，嚴(yán)格控制澆筑面平整度；混凝土接茬面鑿毛時(shí)，避免表面出現(xiàn)過大的凹坑。接茬面粗糙度的一致，可避免約束應(yīng)力不均勻而產(chǎn)生裂縫。（四）嚴(yán)格控制混凝土的溫度。為避免或減輕大體積混凝土的溫度裂縫，混凝土施工過程的溫度控制十分重要。所采取的控制手段主要為：1.選用低水化熱水泥，摻入引氣劑和減水劑，降低水灰比，適當(dāng)減少水泥用量，以盡量減小混凝土水化熱引起混凝土的溫升。某碼頭工程胸墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35F300，夏季和春秋季節(jié)所使用的混凝土配合比技術(shù)條件如下表。2.嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，夏季施工混凝土的入模溫度不宜大于30℃。3.混凝土內(nèi)部溫度不宜大于60℃，必要時(shí)應(yīng)采取降溫措施。4.摻入適量的塊石（塊體單重在40～60kg）。以降低混凝土內(nèi)部溫升。在炎熱天氣下施工時(shí)，塊石應(yīng)設(shè)置遮陽裝置和噴水冷卻降溫。5.加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，合理確定拆模時(shí)間，當(dāng)氣溫驟降時(shí)提前采取保溫措施，以免混凝土表面受到冷激。（五）適當(dāng)加密鋼筋。1.墻面采用細(xì)鋼筋和加密配筋的措施。雖然單純利用鋼筋來防止裂縫的出現(xiàn)比較困難，但加筋后可起到分散裂縫、減輕裂縫寬度與深度的作用。當(dāng)墻體鋼筋的直徑細(xì)、間距密（間距為100～150mm）和保護(hù)層不大于60mm時(shí)，可將胸墻出現(xiàn)的有害裂縫轉(zhuǎn)化為無害裂縫。某工程胸墻的配筋見下圖。2.在胸墻頂面、系船塊體頂部和管溝周邊均增設(shè)鋼筋網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)片的頂保護(hù)層控制為30～40mm；在斷面變化處增設(shè)“八字筋”，或同時(shí)在胸墻頂面混凝土250mm厚度范圍內(nèi)設(shè)置分散狀聚丙烯纖維，纖維直徑為10~20μｍ，纖維長度為5～12.5mm，抗拉強(qiáng)度為300MPa,用量為0.6~0.9kg/m3。3.在碼頭胸墻面層混凝土施工前，為減少集中應(yīng)力的產(chǎn)生，在基礎(chǔ)墩的周邊包裹一層泡沫海綿膠帶，再澆注混凝土。工藝要點(diǎn)：海綿膠帶由廠家定做，厚度5mm，壓縮率適中，單面涂膠；粘貼海綿膠帶前先將碼頭面層標(biāo)高線標(biāo)在基礎(chǔ)墩周邊，并擦拭干凈表面浮塵；粘貼海綿膠帶寬度應(yīng)比碼頭面層混凝土頂面低10mm，防止膠帶外露；面層混凝土施工完畢后會(huì)產(chǎn)生微量收縮，使面層與基礎(chǔ)墩等構(gòu)筑物之間出現(xiàn)縫隙。為了防止縫隙及海綿膠帶內(nèi)存水凍結(jié)膨脹，冬季來臨前宜用玻璃膠將縫隙封閉。（六）保證混凝土的施工質(zhì)量對(duì)提高混凝土的抗裂能力十分重要。堅(jiān)持分層減水、二次振搗、多次壓面、加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)等，可以防止