摘要：结合北海市铁山港西区北暮作业区5#、6#泊位水工工程，分析港口工程胸墙大体积混凝土裂缝产生的原因，并从设计阶段、施工阶段、后期养护阶段即温度监控等方面提出裂缝防治措施，旨在保证水工工程施工整体质量。
关键词：胸墙大体积混凝土; 裂缝成因; 裂缝防治;
1. 工程概况
北海市铁山港西区北暮作业区5#、6#泊位水工工程位于广西北海市铁山港区兴港镇近岸海域，建设规模为两个15万吨级散货泊位，码头结构采用钢筋混凝土沉箱结构，沉箱顶上为现浇砼胸墙，本工程现浇胸墙为33段，分为前沿轨道梁、胸墙和后沿轨道梁，共有砼16480m3（前沿轨道梁、胸墙9107m3，后沿轨道梁7373m3），前沿轨道梁与胸墙连接在一起。现浇胸墙施工是本工程的难点，胸墙施工需乘潮作业，可作业潮水较低，平均每月作业可作业天数较少，混凝土采用罐车从预制场搅拌站运至码头施工现场，并采用地泵泵送入模施工工艺浇筑。
2. 胸墙大体积混凝土裂缝成因
混凝土开裂原因有多种，对于胸墙大体积混凝土，造成其开裂的主要因素包括施工原材料、温度变化、施工工艺、混凝土坍落度等。
2.1 原材料引起的裂缝
引起胸墙大体积混凝土裂缝产生的施工材料方面的因素主要包括：（1）水泥的种类。不同强度等级的水泥收缩性质不同，从而使混凝土产生不同的收缩裂缝。（2）水泥的安定性。水泥中过多的氧化钙与氧化镁由于其熟化缓慢，与水泥不同步，会在水泥硬化之后继续反应，从而引起水泥体积不均匀变化，造成其安定性不良从而使混凝土产生膨胀性裂缝。（3）水泥及混凝土的强度等级。混凝土强度等级越高，脆性越大，越易产生裂缝，而水泥强度等级对混凝土强度有着重要影响。（4）外加剂及混合料的选择。外加剂与混合料应符合施工实际，与水泥有效融合，否则会造成混凝土收缩产生裂缝。
2.2 温度变化引起的裂缝
温度引起的裂缝主要包括水泥水化引起的水化热和外部环境温度变化引起的裂缝两种。水泥水化时会产生大量的水化热，这种水化热在短时间内会在混凝土内部大量聚集，造成混凝土内部温度急剧升高，而胸墙大体积混凝土由于断面较大，表面系数较小，混凝土内部聚集的热量很难在短时间内散发出去，从而造成混凝土内外之间产生温度差，使胸墙混凝土产生收缩变形，当收缩应力大于混凝土的抗拉能力时便产生裂缝。外界温度变化也会造成混凝土开裂，外部温度过高时，混凝土不易散热，且混凝土中水分快速蒸发，引起裂缝产生，外界温度骤降时又极易使混凝土内外产生温差，使混凝土产生收缩裂缝。
2.3 混凝土坍落度过大
港口工程通常采用泵送方式进行胸墙混凝土浇筑，混凝土坍落度过大会引起浆体上浮和骨料下沉，骨料下沉会使钢筋出现拉应力，这种拉应力大于混凝土初始抗拉能力，从而引起裂缝产生。
2.4 施工工艺及养护
施工工艺缺陷是胸墙大体积混凝土产生裂缝的重要因素，应当按规范对混凝土进行浇筑、振捣及养护等，如果不注重工艺流程的控制，胸墙大体积混凝土将因强度不均匀而出现裂缝。
3. 防止胸墙大体积混凝土裂缝的技术措施
北海铁山港西区北暮作业区5#、6#泊位水工工程包含胸墙大体积混凝土结构，在建设中为预防胸墙大体积混凝土裂缝产生采取了如下相关措施。
3.1 设计措施
为防止胸墙大体积混凝土裂缝产生，本工程在设计阶段就加大对易出现裂缝的位置及环节的关注，并针对此部位采取相应措施，在进行钢筋设计时，既考虑满足胸墙混凝土配筋率的要求，又最大限度减少钢筋间距和直径，加设构造钢筋，提高抗裂性能。根据胸墙大体积混凝土所处的环境特点选择合适的结构形式，合理设置变形缝。在模板设计上，胸墙临水面钢模板面上安装一层木板，表面贴一层透水模板布，增加混凝土致密性和抗裂性，同时考虑保温和养护等措施，并对承重、支护结构进行变形及强度验证。同时还对胸墙混凝土进行了温控设计，通过相关试验确定混凝土浇铸温度、内部的最高温度等，在混凝土内部埋设测温、应变测试元件和冷却水管等降温系统，使混凝土浇筑温度在5℃～30℃范围之内，混凝土内外温差保持在25℃以内，混凝土内部最高温度不超过70℃等。
3.2 施工措施
3.2.1 原材料的选择及配比
本工程原材料包括水泥、砂石、水、外加剂、钢筋等。其中水泥选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，碎石采用质地坚硬、级配良好、针片状少、空隙率小的碎石，其岩石压碎指标不大于10%，混凝土用砂采用级配良好的天然淡水河流的中粗砂。加入S95矿渣粉，掺量为40%～50%，选用与所使用的水泥相匹配且塌落度所示小的高效减水剂，减少胶凝材料或水泥用量，从而降低混凝土水化热。其中减水剂减水率不小于20%，通过实验确定与所使用的水泥相匹配性及掺加量。根据试验砂石骨料及其它原材料特性，进行混凝土配合比设计和优化，满足施工图要求，增强混凝土抗裂能力。同时应选用合格的材料供应商，由厂家安排车运至预制场搅拌站。
3.2.2 混凝土浇筑控制及养护
胸墙混凝土浇筑时，应严格按照规范施工，充分搅拌混凝土，使混凝土成分均匀，防止了收缩不均匀导致的混凝土开裂，胸墙大体积混凝土浇筑根据浇捣入模条件确定分层浇注厚度，禁止集中浇筑对混凝土模板和钢筋的冲击，混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣应当连续，禁止冷缝的产生。混凝土浇筑采用泵送入仓方式进行浇筑，在浇筑前实时检测混凝土模板确保其不出现变形和松动。当潮水退潮至胸墙底部露出水面前1h，各施工人员现场就位，布置施工用电所用的电箱、照明灯具、振动器和水泵等。当潮水退潮至沉箱顶部露出水面后，开启高压水泵用淡水冲洗钢筋后再浇筑混凝土。每段胸墙时间为：6h～7h。混凝土的坍落度控制在180mm～220mm以利混凝土泵送入模。混凝土的密实方法为插入式振捣器振捣密实。对混凝土浇筑实施二次振捣，即在大体积混凝土初凝前再次振捣，目的在于提高其强度和抗裂性，减少表面裂缝的产生。同时实施二次抹面，在混凝土初凝前进行表面抹面。胸墙大体积混凝土浇筑完成后进行洒水养护14d，初凝后顶层混凝土养护时采用塑料薄膜及土工布保湿，避免暴晒，减少表面热扩散，终凝后胸墙表面进行储水保湿，保持良好的养护条件，防止塑性裂缝的产生。混凝土浇筑完成后，不宜过早在上面进行活动和材料堆积。对于施工接缝处进行凿毛并扫浆处理，采取设置钢丝网措施防止收缩裂缝的产生。
3.2.3 温度控制及监控
混凝土搅拌优先使用堆场内底部温度较低的骨料，集料从成品仓到拌和楼采取遮阳棚隔或喷雾洒水进行降温，控制胶凝材料进场温度，降低水泥及矿粉搅拌前的温度，拌和用水采用冷水系统制冷。选择合理混凝土运输路线，控制出料口与浇筑点之间距离，缩短运输时间，在高温天气运输时，可在混凝土卸料点的附近设置浇水点向混凝土罐车表面淋水降温。通过降低混凝土浇筑温度和埋设水管通水冷却来控制胸墙大体积混凝土内部最高温度。混凝土养护早期阶段在其表面设置自动喷淋设施进行洒水或用流动水等散热降温。在气温下降时推迟拆模时间，且在模具取下后随即用土工布进行覆盖保温，在胸墙混凝土养护期内始终保持表面湿润。
4. 结束语
胸墙大体积混凝土质量对于整个港口工程质量影响重大，为了保证港口工程的质量，有必要控制胸墙大体积混凝土裂缝的产生。混凝土开裂原因多种多样，在实际施工中，要有针对性地采取措施控制胸墙大体积混凝土裂缝的产生，本工程通过在设计、施工阶段实施有效措施，很好的抑制了胸墙大体积混凝土裂缝的产生，对于同类海港工程胸墙大体积混凝土裂缝的防治具有一定的参考意义。
参考文献
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