重力式碼頭胸墻裂縫質量通病防治措施

第第頁重力式碼頭胸墻裂縫質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量通病，尤其是隨著墻身預制構件的大型化，胸墻設計段長不斷增大，混凝土設計強度等級不斷提高，胸墻混凝土的裂縫情況越來越嚴重。裂縫的存在不僅影響質量，而且影響結構物的耐久性和使用功能。有關資料表明，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，有時出現(xiàn)1道，有時出現(xiàn)2～3道，多在胸墻頂面和迎水面同時出現(xiàn)，嚴重的貫通橫斷面。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，在胸墻結構斷面的變化處也會出現(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、皮帶機基礎墩周圍、管溝或預留方形孔的四角處，呈45°放射狀，寬度約0.05～0.2mm。（四）不規(guī)則裂縫。采用內外分層方法澆筑的胸墻，其迎水面和頂面在產生橫向裂縫的同時，有時還伴隨產生一些不規(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個月內，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，影響胸墻結構的整體性。（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，嚴重的裂縫將會降低混凝土的抗凍性能。對有配筋的胸墻，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）影響碼頭的觀感質量。三、產生原因隨著預制構件的大型化，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，每層的長厚比達到10～30。胸墻上設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雜的大體積混凝土。（一）混凝土內外溫度差導致結構產生自生應力裂縫。胸墻澆筑時，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發(fā)（混凝土內部溫度升達70℃左右），導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，造成內部與外部溫差較大，熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力，混凝土表面就會產生裂縫。在混凝土的施工中當氣溫溫差較大或混凝土受到寒潮襲擊時，表面溫度急劇下降，產生收縮，表面產生拉應力，結構表面產生裂縫。（二）分層澆筑混凝土間產生的約束應力裂縫。分層澆筑胸墻混凝土時，特別是兩層混凝土澆筑間隔時間較長，下層混凝土完成大部分收縮，其作為一個剛體對上層混凝土產生約束，不能自由變形，就會使結構出現(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，容易因上層混凝土收縮變形產生裂縫。（三）混凝土收縮裂縫。混凝土在硬化過程中將產生一定的收縮，當水灰比較大、用水量較多時，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)生在結構變截面處，裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉。（四）應力集中裂縫。胸墻上設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生應力集中，導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發(fā)生下沉，振搗不密實的混凝土在硬化的初期也產生一定沉縮。當這種沉降受到模板或鋼筋的約束時，將導致混凝土產生塑性變形裂縫。（六）混凝土表面干縮裂縫。施工過程中或混凝土后期養(yǎng)護不當，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)護很重要，養(yǎng)護不好，更容易產生不規(guī)則的裂縫或較嚴重的龜紋狀裂縫。混凝土表面的干縮裂縫不僅與施工條件、養(yǎng)護情況等有關，而且也與混凝土的技術條件有很大關系。未摻加減水劑、水灰比大、單位體積用水量大和泌水情況嚴重的混凝土，表面容易產生干縮裂縫。（七）與骨料質量有關的裂縫。砂的含泥量及粒徑對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划斠约盎炷劣不霸馐軘_動或承受荷載等都可能產生裂縫。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，卸荷板對上部胸墻的約束較小，分段長度仍保持設計劃分的長度。（二）合理確定胸墻施工的分層厚度，科學控制上下層混凝土澆筑的間隔時間。據調查，采用水平分層方法施工的胸墻裂縫要少于采用內外分層方法施工的胸墻，因此應盡量不采用內外分層方法施工。胸墻分層施工，上下層混凝土澆筑的時間間隔對約束應力的大小有較大影響。間隔時間越短，先澆混凝土對后澆混凝土的約束應力越小。胸墻施工要合理分層，并控制好上下層混凝土澆筑時間間隔，對裂縫控制非常重要。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后澆混凝土的約束，第1層與第2層的施工間隔時間控制在3～7d。對防治胸墻出現(xiàn)裂縫起到很好效果。（三）分層施工接茬面應平順，防止出現(xiàn)過大的起伏和凸凹，避免基層對后澆混凝土的不均勻約束。墻身構件安裝時，嚴格控制頂部高差；胸墻分層澆筑時，嚴格控制澆筑面平整度；混凝土接茬面鑿毛時，避免表面出現(xiàn)過大的凹坑。接茬面粗糙度的一致，可避免約束應力不均勻而產生裂縫。（四）嚴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計強度為C35F300，夏季和春秋季節(jié)所使用的混凝土配合比技術條件如下表。2.嚴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.混凝土內部溫度不宜大于60℃，必要時應采取降溫措施。4.摻入適量的塊石（塊體單重在40～60kg）。以降低混凝土內部溫升。在炎熱天氣下施工時，塊石應設置遮陽裝置和噴水冷卻降溫。5.加強混凝土的早期養(yǎng)護，合理確定拆模時間，當氣溫驟降時提前采取保溫措施，以免混凝土表面受到冷激。（五）適當加密鋼筋。1.墻面采用細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。當墻體鋼筋的直徑細、間距密（間距為100～150mm）和保護層不大于60mm時，可將胸墻出現(xiàn)的有害裂縫轉化為無害裂縫。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鋼筋網或鋼絲網，鋼絲網片的頂保護層控制為30～40mm；在斷面變化處增設“八字筋”，或同時在胸墻頂面混凝土250mm厚度范圍內設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，為減少集中應力的產生，在基礎墩的周邊包裹一層泡沫海綿膠帶，再澆注混凝土。工藝要點：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高線標在基礎墩周邊，并擦拭干凈表面浮塵；粘貼海綿膠帶寬度應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產生微量收縮，使面層與基礎墩等構筑物之間出現(xiàn)縫隙。為了防止縫隙及海綿膠帶內存水凍結膨脹，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量對提高混凝土的抗裂能力十分重要。堅持分層減水、二次振搗、多次壓面、加強早期養(yǎng)護等，可以防止