重力式码头胸墙裂缝质量通病防治措施

第第页重力式码头胸墙裂缝质量通病防治措施胸墙混凝土裂缝是重力式码头常见的一种质量通病，尤其是随着墙身预制构件的大型化，胸墙设计段长不断增大，混凝土设计强度等级不断提高，胸墙混凝土的裂缝情况越来越严重。裂缝的存在不仅影响质量，而且影响结构物的耐久性和使用功能。有关资料表明，我国近十年建造的重力式码头的胸墙，几乎都不同程度地出现了裂缝。因此，胸墙裂缝已成为重力式码头普遍存在的一种质量缺陷。一、表现特征（一）横向裂缝（垂直于码头轴线方向的裂缝）。多发生在胸墙段的1/2部位或1/3部位，有时出现1道，有时出现2～3道，多在胸墙顶面和迎水面同时出现，严重的贯通横断面。从码头正面观察，胸墙迎水面上的裂缝一般从胸墙与墙身构件的接茬处开始向上延伸，长度约0.4～1.5m，裂缝的宽度在胸墙分层高度的下1/3处为最大，约为0.2～0.4mm，向上和向下呈逐渐变窄。从胸墙顶部观察，除存在与胸墙迎水面贯通裂缝外，在胸墙结构断面的变化处也会出现，裂缝的最大宽度约为0.1～0.4mm，一般呈上宽下窄。（二）水平向裂缝（顺码头轴线方向的裂缝）。胸墙顶部出现的沿钢筋方向的断续分布裂缝，宽度变化较大，窄的约0.2～0.3mm，宽的可能超过0.5mm。（三）斜向裂缝。多发生在胸墙顶部系船块体周围、皮带机基础墩周围、管沟或预留方形孔的四角处，呈45°放射状，宽度约0.05～0.2mm。（四）不规则裂缝。采用内外分层方法浇筑的胸墙，其迎水面和顶面在产生横向裂缝的同时，有时还伴随产生一些不规则的裂缝，宽度一般在0.1～0.3mm。（五）表面干裂和龟裂。施工过程中或施工后0.5～2个月内，在胸墙顶面出现的形状不规则、宽度不大、深度较浅的网状裂缝或龟纹状裂纹。二、工程危害（一）胸墙出现贯通性裂缝，影响胸墙结构的整体性。（二）影响混凝土耐久性。胸墙处在水位变化区，干湿交替，尤其是我国北方，胸墙还要承受冰凌的撞击和摩擦，严重的裂缝将会降低混凝土的抗冻性能。对有配筋的胸墙，裂缝是氯离子侵袭的通道，将加快钢筋的锈蚀，影响码头的使用年限。（三）影响码头的观感质量。三、产生原因随着预制构件的大型化，重力式码头的胸墙分段长度越来越长，特别是在分层施工后，每层的长厚比达到10～30。胸墙上设有系船块体和各类工艺管沟，因此胸墙混凝土属于约束条件复杂的大体积混凝土。（一）混凝土内外温度差导致结构产生自生应力裂缝。胸墙浇筑时，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发（混凝土内部温度升达70℃左右），导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，造成内部与外部温差较大，热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，混凝土表面就会产生裂缝。在混凝土的施工中当气温温差较大或混凝土受到寒潮袭击时，表面温度急剧下降，产生收缩，表面产生拉应力，结构表面产生裂缝。（二）分层浇筑混凝土间产生的约束应力裂缝。分层浇筑胸墙混凝土时，特别是两层混凝土浇筑间隔时间较长，下层混凝土完成大部分收缩，其作为一个刚体对上层混凝土产生约束，不能自由变形，就会使结构出现裂缝。分层浇筑的胸墙施工缝处理不规范，上下层间联系薄弱时，容易因上层混凝土收缩变形产生裂缝。（三）混凝土收缩裂缝。混凝土在硬化过程中将产生一定的收缩，当水灰比较大、用水量较多时，混凝土自身的收缩增大。收缩裂缝多发生在大体积混凝土中，常发生在结构变截面处，裂缝多为规则的条状，很少交叉。（四）应力集中裂缝。胸墙上设有系船块体和各种工艺管沟，这些块体和管沟四角处容易产生应力集中，导致在块体周围和管沟四角处出现斜向裂缝。（五）混凝土沉缩裂缝。混凝土硬化初期尚处于一定的塑性状态，混凝土骨料在自身重力作用下将会发生下沉，振捣不密实的混凝土在硬化的初期也产生一定沉缩。当这种沉降受到模板或钢筋的约束时，将导致混凝土产生塑性变形裂缝。（六）混凝土表面干缩裂缝。施工过程中或混凝土后期养护不当，表层的水分容易散失，过早干燥，将造成混凝土表面出现干缩裂缝。高性能混凝土的饱水养护很重要，养护不好，更容易产生不规则的裂缝或较严重的龟纹状裂缝。混凝土表面的干缩裂缝不仅与施工条件、养护情况等有关，而且也与混凝土的技术条件有很大关系。未掺加减水剂、水灰比大、单位体积用水量大和泌水情况严重的混凝土，表面容易产生干缩裂缝。（七）与骨料质量有关的裂缝。砂的含泥量及粒径对混凝土干缩也有较大影响，随着含泥量增大，混凝土收缩增大，抗拉强度降低。石子粒径加大，混凝土配合比不变情况下，其用水量或水泥用量相应减少，混凝土收缩随之减少。掺入减水剂、缓凝剂和引气剂等外加剂以改善混凝土性能，增加混凝土抗裂能力。另外，早拆模或拆模不当以及混凝土硬化前遭受扰动或承受荷载等都可能产生裂缝。四、防治措施（一）合理确定胸墙分段长度。码头的胸墙长度一般与墙身构件的长度同长，为了提高胸墙的刚度，减少开裂，在混凝土胸墙可增加变形缝（分段长度不宜大于15m）。下图为码头的墙身示意图，卸荷板对上部胸墙的约束较小，分段长度仍保持设计划分的长度。（二）合理确定胸墙施工的分层厚度，科学控制上下层混凝土浇筑的间隔时间。据调查，采用水平分层方法施工的胸墙裂缝要少于采用内外分层方法施工的胸墙，因此应尽量不采用内外分层方法施工。胸墙分层施工，上下层混凝土浇筑的时间间隔对约束应力的大小有较大影响。间隔时间越短，先浇混凝土对后浇混凝土的约束应力越小。胸墙施工要合理分层，并控制好上下层混凝土浇筑时间间隔，对裂缝控制非常重要。如某港码头，为避免在迎水面留下施工缝，选用了内外分层的施工方法，胸墙的裂缝较多，既有横向裂缝又有纵向和斜向裂缝。又如某港码头胸墙的高度为3.47m，采用水平分层的施工方法。第1层（下层）高度为1.6m，第2层（中间层）高度为1.62m，第3层（顶层）厚为0.25m。为尽量减少先浇混凝土对后浇混凝土的约束，第1层与第2层的施工间隔时间控制在3～7d。对防治胸墙出现裂缝起到很好效果。（三）分层施工接茬面应平顺，防止出现过大的起伏和凸凹，避免基层对后浇混凝土的不均匀约束。墙身构件安装时，严格控制顶部高差；胸墙分层浇筑时，严格控制浇筑面平整度；混凝土接茬面凿毛时，避免表面出现过大的凹坑。接茬面粗糙度的一致，可避免约束应力不均匀而产生裂缝。（四）严格控制混凝土的温度。为避免或减轻大体积混凝土的温度裂缝，混凝土施工过程的温度控制十分重要。所采取的控制手段主要为：1.选用低水化热水泥，掺入引气剂和减水剂，降低水灰比，适当减少水泥用量，以尽量减小混凝土水化热引起混凝土的温升。某码头工程胸墙混凝土设计强度为C35F300，夏季和春秋季节所使用的混凝土配合比技术条件如下表。2.严格控制混凝土的入模温度，夏季施工混凝土的入模温度不宜大于30℃。3.混凝土内部温度不宜大于60℃，必要时应采取降温措施。4.掺入适量的块石（块体单重在40～60kg）。以降低混凝土内部温升。在炎热天气下施工时，块石应设置遮阳装置和喷水冷却降温。5.加强混凝土的早期养护，合理确定拆模时间，当气温骤降时提前采取保温措施，以免混凝土表面受到冷激。（五）适当加密钢筋。1.墙面采用细钢筋和加密配筋的措施。虽然单纯利用钢筋来防止裂缝的出现比较困难，但加筋后可起到分散裂缝、减轻裂缝宽度与深度的作用。当墙体钢筋的直径细、间距密（间距为100～150mm）和保护层不大于60mm时，可将胸墙出现的有害裂缝转化为无害裂缝。某工程胸墙的配筋见下图。2.在胸墙顶面、系船块体顶部和管沟周边均增设钢筋网或钢丝网，钢丝网片的顶保护层控制为30～40mm；在断面变化处增设“八字筋”，或同时在胸墙顶面混凝土250mm厚度范围内设置分散状聚丙烯纤维，纤维直径为10~20μｍ，纤维长度为5～12.5mm，抗拉强度为300MPa,用量为0.6~0.9kg/m3。3.在码头胸墙面层混凝土施工前，为减少集中应力的产生，在基础墩的周边包裹一层泡沫海绵胶带，再浇注混凝土。工艺要点：海绵胶带由厂家定做，厚度5mm，压缩率适中，单面涂胶；粘贴海绵胶带前先将码头面层标高线标在基础墩周边，并擦拭干净表面浮尘；粘贴海绵胶带宽度应比码头面层混凝土顶面低10mm，防止胶带外露；面层混凝土施工完毕后会产生微量收缩，使面层与基础墩等构筑物之间出现缝隙。为了防止缝隙及海绵胶带内存水冻结膨胀，冬季来临前宜用玻璃胶将缝隙封闭。（六）保证混凝土的施工质量对提高混凝土的抗裂能力十分重要。坚持分层减水、二次振捣、多次压面、加强早期养护等，可以防止