陳郁華

摘要：系統(tǒng)研究了碼頭裂縫的種類(lèi)，詳細(xì)分析了產(chǎn)生碼頭混凝土裂縫的主要原因，并對(duì)此提出了相應(yīng)的控制措施，將碼頭混凝土裂縫的危害降到最低。

關(guān)鍵詞：碼頭；混凝土；裂縫控制；裂縫原因

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)外貿(mào)易以及內(nèi)河運(yùn)輸?shù)脑黾?，碼頭對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。碼頭的建設(shè)主體材料以混凝土為主，而大體積混凝土在施工及后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中均會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫，隨著裂縫的不斷擴(kuò)展會(huì)對(duì)碼頭的安全性造成一定的影響，因此，對(duì)碼頭裂縫的種類(lèi)以及產(chǎn)生原因進(jìn)行詳細(xì)分析，提出避免裂縫產(chǎn)生及擴(kuò)展的保護(hù)措施，對(duì)于維護(hù)碼頭建設(shè)及運(yùn)行中的安全性具有重要意義。

2 碼頭裂縫的種類(lèi)

裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土在各種外界條件影響下內(nèi)部逐漸發(fā)生的不均一的變形所導(dǎo)致的，根據(jù)其外觀尺寸或大小可以分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類(lèi)，微觀裂縫是指肉眼難以觀察到只有通過(guò)相關(guān)儀器才能檢測(cè)到的裂縫，其一般是混凝土固有的裂縫，難以避免，寬度一般在0.05mm以下，不會(huì)對(duì)碼頭混凝土的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生大的影響，可認(rèn)為是無(wú)害裂縫；宏觀裂縫是指通過(guò)肉眼就能夠觀察到，通過(guò)滲水法能夠很快發(fā)現(xiàn)水從混凝土中滲入，一般裂縫寬度在0.05～0.3mm之間可認(rèn)為是無(wú)害裂縫，如果受到外界影響等使得裂縫寬度擴(kuò)大，則可能會(huì)對(duì)碼頭的結(jié)構(gòu)性能、正常運(yùn)行以及長(zhǎng)期耐久性產(chǎn)生影響，這種裂縫也稱(chēng)為有害裂縫，如果不加以處理將會(huì)對(duì)碼頭產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重對(duì)造成碼頭出現(xiàn)大范圍破壞，從而引發(fā)事故，本文重點(diǎn)分析有害裂縫的產(chǎn)生原因及防治措施。

3碼頭裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生的原因可歸納為兩點(diǎn)，一種是外界荷載的影響，另一種是材料自身性能的影響。

3.1 外界荷載影響

碼頭混凝土在施工過(guò)程及運(yùn)行過(guò)程中主要受三方面的影響，一個(gè)是外力荷載，一個(gè)是變形荷載以及其他施工因素導(dǎo)致的裂縫。

（1）外力荷載引起的裂縫。碼頭混凝土在靜、動(dòng)荷載影響下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫，其分布及形狀與結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的應(yīng)力分布有著直接的關(guān)系，產(chǎn)生的裂縫主要有直接應(yīng)力裂縫和次生應(yīng)力裂縫兩種，直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有：1）施工過(guò)程中由于碼頭堆載不當(dāng)、施工程序不合理等引起的；2）運(yùn)行階段主要是由于受到船舶等外荷載的突然撞擊、使用荷載超出設(shè)計(jì)荷載條件、地震、臺(tái)風(fēng)以及涌浪荷載等，其裂縫性態(tài)主要由于軸心受拉而產(chǎn)生的法向裂縫和無(wú)筋少筋條件下的斜向裂縫兩種。次生應(yīng)力裂縫主要是由于外荷載引起的次生應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫，主要由于在高樁碼頭中牛腿、樁帽等引起的。

（2）變形荷載引起的裂縫。變形裂縫主要由于基礎(chǔ)豎向發(fā)生不均勻沉降或水平方向位移，使得結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生超出混凝土抗拉強(qiáng)度的附加應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，導(dǎo)致不均勻沉降的原因有以下幾點(diǎn)：1）地質(zhì)勘查過(guò)程中資料掌握不準(zhǔn)確，使得設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中沒(méi)能基礎(chǔ)處理措施不能滿(mǎn)足沉降控制要求，這也是造成不均勻沉降的主要原因；2）地基地質(zhì)條件差異過(guò)大，地基壓縮性不同造成沉降不均勻；3）結(jié)構(gòu)荷載差異大；4）碼頭基礎(chǔ)采取不同的樁基礎(chǔ)等；5）分期建筑碼頭或在原有碼頭基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建；6）北方地區(qū)由于冬季寒冷所引起的地基凍脹融沉；7）碼頭所處位置地質(zhì)災(zāi)害較多，如內(nèi)河流域的碼頭附近出現(xiàn)的滑坡、溶洞以及活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)災(zāi)害；8）碼頭運(yùn)行過(guò)程中，地基基礎(chǔ)受力條件發(fā)生變化等導(dǎo)致的不均勻沉降；9）碼頭運(yùn)營(yíng)期間無(wú)法滿(mǎn)足大噸位船舶的?？恳髸r(shí)可能會(huì)采取清淤撈淺等措施，改變了碼頭基礎(chǔ)的受力條件，造成不均勻沉降；總之，引起不均勻沉降的原因較多，是導(dǎo)致碼頭產(chǎn)生裂縫并可能發(fā)生破壞的主要原因。引起變形裂縫產(chǎn)生的另一個(gè)原因是由于溫度所引起的，在碼頭混凝土澆筑過(guò)程中，水泥硬化將釋放大量的水化熱，內(nèi)部溫度升高或降低造成混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，而該變形受到限制后就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，超出混凝土的強(qiáng)度時(shí)則會(huì)使得混凝土內(nèi)部或表面出現(xiàn)溫度裂縫。引起溫度變化的主要因素有：1）內(nèi)部水化熱；2）氣溫季節(jié)變化；3）日照等。

（3）施工操作不規(guī)范，如在制作混凝土、混凝土脫模、養(yǎng)護(hù)以及堆放運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中所引起的裂縫。

3.2 材料自身性能的影響

混凝土自身性質(zhì)也是產(chǎn)生裂縫的主要因素，混凝土是由水泥、摻合料、水以及一定的外加劑經(jīng)過(guò)攪拌而粘結(jié)在一起所形成的結(jié)構(gòu)體，其具有較高的抗壓強(qiáng)度而抗拉能力較弱，混凝土受到較小的拉應(yīng)力就會(huì)出現(xiàn)裂縫，而混凝土澆筑成型后不可避免的受到骨料收縮的影響而產(chǎn)生一定的微裂縫，隨著時(shí)間的增加，受到各種外界因素影響，微裂隙逐漸擴(kuò)展為宏觀裂隙，成為影響碼頭穩(wěn)定性的重要因素。

（1）混凝土腐蝕引起的裂縫。碼頭混凝土長(zhǎng)期受到水位變動(dòng)及涌浪等的影響，局部位置破壞嚴(yán)重，在涌浪影響區(qū)域附近，由于混凝土的孔隙作用，使得含有鹽分的海水侵入到混凝土內(nèi)部，這一方面會(huì)由于水壓力作用而導(dǎo)致原因微裂縫擴(kuò)展，另一方面鹽分的結(jié)晶也會(huì)使得裂縫擴(kuò)大，隨著這個(gè)過(guò)程的反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，造成混凝土局部發(fā)生損傷破壞。

（2）鋼筋銹蝕引起的裂縫。鋼筋銹蝕也是引起碼頭混凝土出現(xiàn)破壞的主要原因之一，而且該問(wèn)題一旦發(fā)生將使得混凝土很快出現(xiàn)失穩(wěn)。由于碼頭混凝土體積較大，為增強(qiáng)其強(qiáng)度通常會(huì)進(jìn)行配筋，但混凝土保護(hù)層厚度不夠或質(zhì)量較差時(shí)，海水等很容易對(duì)鋼筋形成腐蝕，從而造成鋼筋附近混凝土的堿度降低，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使得鋼筋附近混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，最終導(dǎo)致保護(hù)層混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂、剝離并沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，同時(shí)由于銹蝕作用，也使得鋼筋的有效受力面積減少，降低了鋼筋與混凝土之間的握裹力，使得碼頭混凝土承載力下降，造成結(jié)構(gòu)破壞。

4 碼頭裂縫的控制措施

4.1 勘察、設(shè)計(jì)合理

勘察、設(shè)計(jì)保證碼頭混凝土質(zhì)量的源頭，在勘察過(guò)程中，應(yīng)對(duì)碼頭基礎(chǔ)地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，采用多種手段確保地質(zhì)條件勘測(cè)的準(zhǔn)確性，為設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，避免后期由于地質(zhì)條件原因出現(xiàn)不均勻沉降變形；設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到碼頭的施工、運(yùn)行條件，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于對(duì)于重點(diǎn)部位，應(yīng)適度加大安全系數(shù)，保證碼頭長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性。

4.2 加強(qiáng)溫度控制

溫度是產(chǎn)生混凝土裂縫的重要原因，應(yīng)盡量降低溫度裂縫的產(chǎn)生，可采取以下措施：

（1）碼頭混凝土體積較大，應(yīng)充分考慮水泥水化熱影響而產(chǎn)生的裂縫，可通過(guò)采用一定的降溫措施，如在混凝土中埋設(shè)散熱孔、通水排水等，避免澆筑過(guò)程中水化熱集中出現(xiàn)；振搗成型后，應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可通過(guò)覆蓋保溫膜等措施，同時(shí)避免混凝土內(nèi)外溫差大而引起的裂縫，夏季施工中可考慮采用冰塊降溫，冬季時(shí)應(yīng)加入溫水等。

（2）改善骨料級(jí)配，在降低水泥用量的同時(shí)，通過(guò)摻加外加劑等提高混凝土的強(qiáng)度。

（3）采取分層澆筑，分層厚度應(yīng)合理控制。

4.3 科學(xué)的施工工藝

在混凝土澆筑過(guò)程中盡量避開(kāi)大雨、大風(fēng)等不利天氣，杜絕在高溫時(shí)段進(jìn)行混凝土收面，嚴(yán)禁灑水抹面；混凝土振搗要均勻，不漏振也不過(guò)振；混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)應(yīng)進(jìn)行割縫處理；可考慮采用真空吸水工藝，減少混凝土中的多于水分；對(duì)混凝土進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。合理的施工工藝對(duì)于降低混凝土裂縫具有重要作用。

4.4 科學(xué)使用及維護(hù)

碼頭運(yùn)營(yíng)過(guò)程中確保不超載使用，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的寬裂縫及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理，以免因鋼筋的銹蝕而使碼頭面層進(jìn)一步開(kāi)裂。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，就一定能夠在碼頭混凝土施工及運(yùn)行過(guò)程中降低裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)將可能出現(xiàn)的危害控制在最低范圍內(nèi)，保證碼頭的安全運(yùn)營(yíng)。

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