營(yíng)口港砼方塊——大體積砼裂縫的控制

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營(yíng)口港鲅魚圈港區(qū)三期碼頭工程結(jié)構(gòu)型式為方塊重力式碼頭, 其中水下區(qū)的方塊（A、B、C層）砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C25，水位變動(dòng)區(qū)方塊（D層）與卸荷板有杭凍要求，砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C35F300，2001年4月26日開始預(yù)制的A層、B層砼方塊（71－74m3／塊），沒有產(chǎn)生砼裂縫，但2002年5月中旬開始預(yù)制的C層、D層方塊和卸荷板時(shí)，D層方塊和卸荷板有產(chǎn)生表面裂縫現(xiàn)象。
    對(duì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的各種砼方塊進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)C25標(biāo)號(hào)的砼方塊（74cm3左右），沒有發(fā)生裂縫，C35F300標(biāo)號(hào)的砼小方塊（35~50cm3左右）也沒有發(fā)生裂縫，而C35F300標(biāo)號(hào)砼大方塊（72. 7m3左右）有表面裂縫，出現(xiàn)裂縫的時(shí)間大致在澆注后的第二天后（即48小時(shí)~72小時(shí)之間），發(fā)生裂縫”部位大都從榫槽折角開始向上延伸。裂縫長(zhǎng)度一般在30~150cm范圍內(nèi)，裂縫寬度在0．2mm以下。裂縫深度較淺，屬于表層裂縫。這種裂縫影響工程耐久性：一是處在水位變動(dòng)區(qū)及其以上的砼，在冬季裂縫內(nèi)進(jìn)海水結(jié)冰產(chǎn)生凍漲，破壞砼結(jié)構(gòu)；二是海水中的鹽堿物進(jìn)入裂縫內(nèi)產(chǎn)生腐蝕作用。大體積砼預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的分析：原因分析：
    砂、碎石的質(zhì)量、級(jí)配，水泥的品種及單位體積砼的水泥用量，砼構(gòu)件的體積大小、設(shè)計(jì)構(gòu)件形狀，施工工藝和氣候條件等諸多因素有關(guān)。經(jīng)過研究分析其主要因素是砼標(biāo)號(hào)較高，體積較大，單位體積砼內(nèi)的水泥用量較多（400kg/m3左右），砼在凝結(jié)硬化過程中，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的大量水化熱積蓄在砼塊體內(nèi)，使內(nèi)部溫度明顯升高，砼產(chǎn)生溫度變形。此溫度變形受到約束產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，砼產(chǎn)生裂縫。砼受到兩個(gè)約束作用：
    1、外約束
    砼澆注后，溫度逐漸下降，塊體也隨之收縮。但是在塊體底部（與底胎上的榫相互作用，塊體收縮受到榫的約束，從而在塊體內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。該拉力在砼方塊的底部最大，一旦產(chǎn)生裂縫也是從底部開始，隨著收縮的增加和溫度應(yīng)力的增大，裂縫將向上延伸，有時(shí)貫穿整個(gè)塊體。
    2、內(nèi)約束（砼塊體自身質(zhì)點(diǎn)之間的約束）：大體積砼方塊在溫度變化過程中，塊體內(nèi)溫度分布是不均勻的。塊體表層散發(fā)快，表層溫度接近外界氣，而內(nèi)部積聚的水化熱不易散發(fā)，使塊體內(nèi)部溫度明顯高于表層溫度，內(nèi)、外溫差不一致，使表層砼收縮受到里層砼的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力。
    外約束作用越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力愈大；內(nèi)約束產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與塊體內(nèi)、外溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。如果二者產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度砼都要出現(xiàn)裂縫。方塊A、B、C水泥用量少，水化熱小，且方塊A底部無外約束，所以方塊A不產(chǎn)生裂縫。方塊B、C底部有外約束，當(dāng)外約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度就出現(xiàn)裂縫，因此方塊B、 C在榫槽處有時(shí)出現(xiàn)裂縫，方塊D和卸荷板因有抗凍要求，強(qiáng)度等級(jí)高，水泥用量多，水化熱大，且都有外約束（方塊D在底部榫糟處，卸荷板在預(yù)留孔處），所以方塊D和卸荷板出現(xiàn)的裂縫比B、C明顯。
    改進(jìn)預(yù)制砼大方塊產(chǎn)生裂縫的措施：
    （1）優(yōu)化砼配合比
    在保證砼符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度和現(xiàn)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，盡量減少水泥用量，即多試拌幾個(gè)砼配合比。
    （2）砂和碎石的選用
    砂選用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，級(jí)配要好，從而可能提高砼自身的強(qiáng)度，相對(duì)可以減少水泥用量，對(duì)克服溫度裂縫有好處。
    （3）澆注砼大方塊時(shí)，按規(guī)定摻加8~10%的塊石（10~100kg/塊），即能降低工程成本，又能有助于克服裂縫。
    （4）減小砼澆注的分層厚度，在條件允許時(shí)減緩砼澆注速度，以不出現(xiàn)冷縫為原則。
    （5）在原有吊裝孔基礎(chǔ)上增加預(yù)留孔，大方塊澆注完畢養(yǎng)護(hù)時(shí)期，吊裝孔和預(yù)留孔內(nèi)的養(yǎng)護(hù)水由于水泥水化熱而造成溫度升高，為此，每隔2~3小時(shí)孔內(nèi)換一次水，孔內(nèi)熱水沿塊體四周流下，既可以降低方塊內(nèi)部的溫度，減少砼內(nèi)約束作用。
    （6）減少外約束作用，設(shè)活動(dòng)榫，養(yǎng)少外約束作用。
    （7）確保施工質(zhì)量，較高砼抗裂比較
    砼原材料準(zhǔn)確計(jì)量，攪拌時(shí)間滿足施港要求，加強(qiáng)砼振搗，確保砼振搗密實(shí)；在預(yù)制卸荷板時(shí)加入膨脹劑，膨脹劑和鋼筋共同作用抵消砼收縮時(shí)產(chǎn)生的抗應(yīng)力。
    實(shí)踐證明，我們采取了上述各種措施后，效果明顯，砼大方塊卸荷板的裂縫基本上得到解決。