港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制

港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝
控制
摘要：混凝土作为港口与航道工程最主要的建筑材料，在工程施工中已得到了广泛的应用，但由于其应用的价值较高，但技术应用方面存在困难，已成为人们普遍关心的问题。

由于大体积混凝土的体积庞大，在施工过程中不可避免地存在着较大的裂缝风险，因此提高大体积混凝土的施工裂缝控制是其自身的客观要求，也是建筑设计中应予以重视的一个重要环节。

特别是在港口、航道等领域，大面积混凝土的施工是必不可少的，对其影响很大，因此，要保证其不会出现裂缝才能确保港口航道工程的安全性。

关键词：港口与航道工程；大体积混凝土；施工裂缝控制
1.港口与航道工程中大体积混凝土施工特点
港口航道工程的建设与施工是一项艰巨的工作，其中，大体积混凝土的施工直接关系到整个工程的功能完整性与安全性。

由于工程需要在水下进行，构件长期暴露在水中，可能会被水腐蚀，传统的混凝土施工工艺难以实现，而大体积混凝土的施工就是最好的解决办法。

大体积混凝土的施工特征如下：1）其规模巨大，这种结构特征使其在进行港口航道建设时，具有较大的接触面积，从而降低了部分混凝土的用量；(2)浇筑施工困难，与普通混凝土相比，大体积混凝土存在许多问题，为了改善浇筑效果，应遵循分缝、分层原则，以控制单次浇筑的混凝土用量；(3)外部环境温度对施工有很大的影响，为了获得较好的施工效果，在整个施工过程中，必须对内外温差进行科学的调节。

2.港航工程大体积混凝土产生裂缝的原因
2.1外界气温变化
由于大体积混凝土结构的体积较大，在浇筑过程中，浇筑温度会随外界温度
的变化而发生显著的波动，当温度骤降时，其内外温差会有异常的增加，从而使
混凝土结构不能完整地维持。

在如此大的温差下，大体积混凝土必然会发生温度
变形，并同时产生一定的温度应力，随着温差的增大，其温度应力也会随之增大，从而有更高的裂纹发生。

2.2混凝土收缩
对于大体积混凝土来说，约20%的含水量是混凝土硬化所必须的，其余的水
分必须满足蒸发要求，如果出现过多的水分蒸发，那么就会出现体积的收缩。

通
过对混凝土收缩的成因及机制的分析，发现：大体积混凝土中存在的体积收缩会
使混凝土结构中同时发生较大的收缩应力，从而使混凝土裂缝更加严重。

而混凝
土的收缩率则取决于水泥的种类、配合比、外加剂的种类以及施工技术【2】。

2.3水泥水化热
水泥因其特殊的特性，在水化过程中必然会产生大量的热释放。

大体积混凝
土的截面厚度比普通混凝土结构的截面要大，但其表面系数很低，因此在热化的
过程中，由于大量的热量聚集在结构中，导致了温度和收缩应力的增加。

在大体
积混凝土结构中出现的结构裂缝就是由于冷却和收缩引起的。

在冷却过程中，有
一些外部限制会增加穿孔裂纹发生的几率；而收缩则会使混凝土产生自约束的应力，从而导致混凝土表面裂缝。

2.4约束条件
在大体积混凝土的施工过程中，由于混凝土的前期温度迅速上升，在较大的
基础约束作用下，混凝土的膨胀必然伴随着较大的压力，同时出现一定的压力；
由于混凝土结构的抗压能力超出了它的抗拉能力，所以在受压时，混凝土很难产
生裂纹，而在受拉时，由于拉应力大于拉伸强度，会产生竖向裂缝。

3.港口与航道工程大体积混凝土的裂缝控制
3.1设计措施
3.1.1优化结构设计
为了降低大面积混凝土结构裂缝的发生，应从结构特点、使用环境、使用寿
命等方面考虑，选用最适合于港口航道的结构形式，保证结构措施和强度等级的
科学性。

港口航道工程是一项大型工程，其整体结构设计应以较简单的方式进行，若其结构形式较为复杂，随后发生结构突变，则有可能产生应力集中，造成地基
约束过度，从而增加裂缝发生的几率。

甚至在结构比较简单的情况下，也要有适
当的调整。

在进行结构优化时，还需要进行温度场的计算和温度应力的分析，并
针对这些因素对结构的直接影响，进行相应的优化。

3.1.2合理进行温控设计
在进行大体积混凝土的施工前，必须按照整体的施工规范和要求选用高性能、优质的原材料，并在配合比设计中始终遵循低绝热温升和良好的抗裂性能；(2)
在保证混凝土性能的基础上，降低单位面积的耗水量；(3)所选用的混凝土必须
具有低砂率、低坍落度、低水胶比等特点，并在掺入适当的减水剂及高性能的引
气材料中；(4)降低混凝土的掺入量、加入粉煤灰代替部分水泥，以有效地抑制
水化热对混凝土的不良影响；(5)做好裂缝敏感性实验，并依据实验结果选择合
适的方法，以防止混凝土过早升温。

3.2施工措施
3.2.1严把材料质量关和配比关系
在港口航道工程中，大体积混凝土的施工，其材料的质量将对其结构性能产
生很大的影响。

所以，在控制裂缝时，不仅要从原料质量的角度，而且要根据结
构的需要，对混凝土配合比进行合理的设计。

建筑工程施工单位在进行建筑工程时，要加强对各类原材料的采购和质量验收，不得将不合格的材料用于混凝土工程，在材料的选择上要选择符合要求的材料，例如：水泥的选择要采用中、低热
量的水泥。

所选择的水泥的铝酸三钙含量、比表面积等指标均在规定的范围之内。

在混凝土配合比设计中，应该进行试配试验，找出最优的配比，并采用合理的配
比设计方法，以达到控制水灰比和坍落度的目的。

为防止由于胶凝材料太细而造
成的温度升高和裂缝，可在混凝土中加入一些Ⅲ级粉煤灰或颗粒状的高炉炉渣，
从而提高混凝土的综合性能。

粗集料是混凝土的重要原料，其粗集料的选型应采
用大颗粒粗集料，同时要注意控制含泥量和碱度，采用低线膨胀率的碎石，降低
其温度应力【3】。

3.2.2混凝土施工温度控制
控制施工温度对防止裂缝有很大的影响。

可以通过如下方式进行特定的温度
控制：（1）出口温度的控制。

若港湾航道工程在高温天气下，需要采用低温水、冰水搅拌的方法，将混凝土与集料的温度保持在低水平；若在寒冷天气施工，可
采用覆盖料、拌和水等方法进行加热；通过适当地增加浇筑效率，可以有效地控
制浇筑面的暴露时间。

(2)对室内温度的最高控制；通过降低浇筑温度、加入缓
凝剂、延长凝结时间、分层浇筑和埋入冷却水管等措施来控制温度参数。

(3)将
块石埋于无筋、少筋的大体积混凝土中，但不允许在受拉区进行埋入，并对埋入
的块石进行清洗和湿润，以控制其埋入总量。

(4)加强对浇筑温度、内部温度、
环境温度等的监控，如有异常，应采取相应的温度控制措施。

3.2.3混凝土浇筑控制
混凝土浇筑过程中，必须根据振动和入模的情况，将分层厚度控制在正常范
围之内，不得集中倾倒到模板或钢筋骨架上。

混凝土的运输、浇筑和振捣都要在
初凝前进行，并且不能有冷缝。

在实际工作中，应对模板进行检验，并通过检验
来判定是否存在变形、松动、跑浆、跑模等。

为了提高混凝土的致密程度，采用
二次振捣技术，在初凝前进行第二次振捣，使混凝土的抗裂性得到提高。

采用抹
面工艺工序，先在水泥表面进行二次施工，然后在混凝土表面进行二次抹面，并
及时进行防水处理。

4.结论
总之，港口与航道工程大体积混凝土施工需要考虑多种因素的影响。

然后，
从设计控制策略、施工控制策略、养护策略和其他控制策略等方面，对港口和航
道工程中的大体积混凝土施工技术进行归纳。

为了更好地控制施工中的裂缝，应
注意干缩裂缝、塑性收缩裂缝等特殊裂缝的防治，更好的推动我国港口航道工程
的更好推进。

5.参考文献
[1]张辉.港口与航道工程大体积混凝土施工中的裂缝问题及控制[J].建筑·建材·装饰，2017,28(20):164.
[2]梅俊超.港口与航道工程大体积混凝土施工中的裂缝问题及控制[J],科技创新与应用，2018,5(16):204.
[3]徐国春.分析港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制[J].军民两用技术产品,2019，28(14):195+252。