分析港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制.doc
曹灵犀
[摘 要]随着现代交通的不断进步，交通运输技术向着现代化和科技化方向发展。在港口与航道的施工过程中，对于大体积混凝土施工裂缝的控制一直以来都是施工管理中最为重要的一环，但由于受很多因素的制约，我国港口与航道工程施工中的大体积混凝土施工质量一直得不到保证。
[关键词]港口；航道；大体积混凝土；施工裂缝
中图分类号：U65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0167-01
1、港口与航道工程大体积混凝土的特点
一般来说，当混凝土的体积足以影响混凝土的水化热变化（混凝土内外温差达到25℃），这样的混凝土才被称为大体积混凝土。在港口与航道工程施工过程中，由于工程长期受到环境水的作用，所以，使用的混凝土多为大体积混凝土，这类混凝土有其自身的特点。具体来说，由于大体积混凝土的块体较大，其结构端面所用混凝土总量也较大；与建筑工程混凝土浇筑方法不同，港口与航道工程中大体积混凝土的浇筑多是以分缝分量的方法进行，以减少单次混凝土用量，从而有效提高混凝土浇筑的质量与效率；外界温度对大体积混凝土的影响，尤其是在混凝土内外温差较大情况下，混凝土内部结构将发生不同过程度的变化，这就加大了混凝土养护的难度，通常施工人员利用水管以冷水降低混凝土表面温度，以达到养护的目的。
2、导致港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝产生的原因
港口与航道工程大体积混凝土内会因各种因素的影响产生裂缝，按其深度不同有三种不同的裂缝，即贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。按其成因分可归纳为两种：一是结构型裂缝，这种裂缝的产生是由外部载荷（包括结构主应力和次应力）作用引起的，也可称作受力裂缝；第二种就是材料型裂缝，非受力的变形会引起大体积混凝土内部结构的变化，超过其承载能力就会有裂缝产生，这类非受力变形主要是温度应力和混凝土收缩等多种因素综合作用。
2.1 温度引起的材料型裂缝
混凝土内外温度差是造成这种温度裂缝的主要原因，温差的变化主要集中在三个时期，即混凝土浇筑初期、拆模前后及混凝土内部温度达到最高的时期。在混凝土浇筑的初期，各物质反应会产生大量的水化热，而混凝土的导热性不好，不能及时把热量散发出去，导致熱量在混凝土内部集聚，温度上升，到大大高于混凝土外部的温度时就会形成很大的温差，进而会引起混凝土内部的膨胀变形大于外部的变形，这时在混凝土表面会产生较大的拉应力，而且拉应力会很快超过混凝土初期的抗拉强度，达到一定程度时就会有裂缝的产生；而在拆模的前后，混凝土表面的温度会急速下降，这种温度的骤降会产生内外温差，从而导致混凝土开裂；浇筑后的混凝土内部热量会快速集聚，达到最高值后会逐渐消散直至到最低温度，这种温度从最高到最低的变化会引起内部的温差，将使混凝土的内部产生较大的拉应力，如若产生的拉应力大到超过混凝土的抗拉强度，混凝土的内部就会产生温度裂缝。这三种引起裂缝中主要是由水化热量变化引起的内外温差，形成温度应力导致的混凝土开裂。温度应力引起的混凝土裂缝也有两种类型：（1）如混凝土内部温度非线性分布，而外部边界也没有任何约束或者完全静止的结构，混凝土结构会因自身的相互约束而出现温度应力。（2）当混凝土结构的全部或者部分的边界受到外界约束时，结构自身的变形会受到约束，从而产生温度应力。
2.2 收缩引起的材料型裂缝
收缩的类型有很多种，像我们常见的有干燥收缩、自身收缩、及塑性收缩等等。干燥收缩就是混凝土硬化后，若其存在的外部环境干燥，混凝土内部的水分就会蒸发，不断地向外散发，混凝土就会因失去水分而发生由外向内的收缩变形，造成裂缝；塑性收缩的过程是当大体积混凝土泌水量小于水分蒸发量时，混凝土表面就会产生塑性收缩。而且若采用活性大的水泥或外界温度较高、水灰较低，混凝土表面的收缩变形会加剧，引起混凝土开裂。处于塑性状态的混凝土在受到外力作用时，表面会发生不均匀地开裂，裂缝出现以后，水分的散发速度会大大提高，进而产生的裂缝会进一步扩大。而自身收缩不同于温度或应力引起的收缩变形，它是混凝土自身水化引起的变化反应，并且与水泥矿物成分和集料弹性模量有关。
温度和收缩是引起混凝土开裂的两个主要因素，除这两个以外还有其他因素，像外部荷载变化和化学反应等都会引起混凝土开裂。大体积混凝土在未成型前，如若受到外部荷载的作用，或者混凝土内部的物质相互反应引起内部体积增大，结构改变，也会产生混凝土裂缝。
3、港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制策略
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，施工人员必须提高对施工裂缝的重视，积极分析引发施工裂缝的因素，并结合实际情况，以“预防为主、治理为辅”作为原则，制定各项科学、合理的施工裂缝控制方案，实施行之有效的施工裂缝控制措施，以最大程度地降低施工裂缝产生的概率，保证港口与航道工程大体积混凝土施工的质量。
3.1 合理设置大体积混凝土的施工缝
在岩基或老混凝土上浇筑新混凝土结构时，纵向分段长度应在15m以内。在底板上连续浇筑墙体结构，墙体上得水平施工缝应设置在墙体距底板顶面大于1.0m的位置。对不宜设置施工缝的结构，可采取跳仓浇筑和设置闭合块的方法，减小一次浇筑长度。另外，上下两层相邻混凝土应避免错缝浇筑。
3.2 严格控制大体积混凝土原料的配比
混凝土原料的合理配比，是提高混凝土性能的关键，同时也是保证混凝土质量的重点。因此，在港口与航道工程大体积混凝土施工过程中，技术人员必须结合港口与航道工程的实际情况，按照相关标准制定科学、合理的混凝土原料配比，并指导施工人员进行有效的搅拌与养护，从而为控制施工裂缝提供基础。
3.3 严格控制大体积混凝土施工的温度
大体积混凝土施工温度的控制，包括混凝土的初始温度，也包括混凝土成型过程中的外界问题。合理安排混凝土施工时间，最好是在夜间施工，这样有利于混凝土内外温度的控制。在混凝土成型后期，施工人员可以以人工控温的形式，在混凝土表面加设保温材料等方法，保证混凝土内外温差保持在允许范围内，避免混凝土内部收缩应力过大而引发施工裂缝问题。
3.4 改善大体积混凝土施工的约束条件
港口与航道工程大体积混凝土施工工序安排的合理性，也是有效避免施工裂缝的关键。因此，施工人员必须按照施工规定，合理选择适宜的施工技术，并积极探索创新的施工方法，尽量避免混凝土应力集中情况。同时，还可以预留温度伸缩缝，以减少混凝土结构温度约束，有效降低产生施工裂缝的概率。
3.5 加强大体积混凝土施工的养护力度
混凝土浇筑过程以及成型过程的养护工作是极其重要的，施工人员必须时刻注意混凝土表面温度，在混凝土表面覆盖不同厚度的草垫或者控制洒水量等措施砑跎俑伤酰避免施工裂缝产生。另外，施工人员必须在规定的时间内进行养护，切勿忽视养护工作，一般来说，混凝土养护时间应该控制在两周以上。
结论
在港口与航道工程大体积混凝土施工的过程中，要根据具体施工情况，探讨合理的裂缝解决措施和控制措施，确保港口与航道工程可以按时、保质完成，将港口与航道工程的作用充分发挥出来。当前，我国港口与航道工程大体积混凝土施工中虽然仍有裂缝问题，但是，只要选择合理的控制措施，一定会将施工裂缝控制好，保证大体积混凝土的施工质量。
参考文献
[1] 张谊，聂维中.大体积混凝土裂缝控制施工措施―以金水沟特大桥群桩基础承台工程为例[J].科技信息（科学教研），2016，（32）：91-93.
