浅谈港口混凝土裂缝病害的防治措施
2015-08-04
1 港口工程水泥混凝土裂缝类型
1.1 收缩裂缝
混凝土微观裂缝一般肉眼看不到，它是内部固有的一种裂缝，也是不连贯的。宽度在0.05mm以下这种混凝土本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的情况下视为无害。但宏观裂缝则要认真分析判断其形式。宏观裂缝一般则认为是宽度大于0.05mm以上的裂缝。这种裂缝多发生在大体积的混凝土和梁、板、柱等块体构件，危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物影响更大如不加以防止。很可能会造成严重后果。
1.2 超载裂缝
即混凝土构件超载使用时，造成变形、受力不均等原因产生的裂缝。一般均发生在构件受力弯矩最大的部位，成条状，但分布不像收缩裂缝那样均匀，扩展方向也相反，一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。
1.3 沉降裂缝
即因地基差异沉降或构件结合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种混凝土裂缝，多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直，或成30°-40°角方向发展。宽度因荷载大小而异，与沉降值成比例。沉降裂缝危害极大，并且很难处理。
1.4 温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错：梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边：深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化。降低混凝土的抗冻融抗疲劳及抗渗能力等
2 港口工程中水泥混凝土裂缝成因分析
港口工程中水泥混凝土在施工或运行期间出现许多大小不一的裂缝；是常见的通病。由于的超静定性质，虽然出现局部裂缝并不等于就失去承载能力而变为破坏机构。混凝土产生的原因是多方面的，如水化热温度升高及环境温度和湿度变化所引起的拉应力之和超过混凝土的抗拉强度，都会使产生裂缝。
2.1 温度应力影响大体积混凝土自浇筑开始，由于水泥水化热作用，混凝土内部5-8天升到最高温度。尤其是低温季节内外温差较大，会在表面产生较大的温度压力，温度应力对水工中的大体积混凝土结构来说一直是很重要的。当变形受到约束时，温度变化所引起的应力常可能超过外部荷载引起的应力。有时，仅温度变化就可能形成贯穿性裂缝，进而导致渗漏、结构整体性下降、承载力和混凝土的耐久性降低等不利影响。因此在港口水泥混凝土内可能出现较大的温度压力。温度应力也成为港口水泥混凝土的主要应力之一，是引起拉应力和港口水泥混凝土裂缝的重原因。气温变化、寒潮频袭气候条件下无有效保温措施。寒潮、气温年变化和日变化是引起混凝土港口水泥混凝土表面拉应力的主要因素。无论在北方还是南方，寒潮都是引起表面裂缝的重要因素。在寒潮袭击、气温骤变的强烈作用下，若无有效保温措施，会在混凝土表面形成很陡的温度梯度，产生较大拉应力。往往超过混凝土的抗拉强度，极易发生表面裂缝。北方由于冬季气温低，气温年变化也是引起表面裂缝甚至深层裂缝的重要原因；相比之下，气温日变化由于变化周期短影响较小。
2.2 混凝土本身性能混凝土为脆性材料，抗压但不抗拉，抗拉强度只有抗压强度的十分之一左右。抗拉变形能力很小，而港口水泥混凝土通常是不配钢筋的，或只在表面配置少量钢筋，与结构的巨大断面相比。含钢率是极低的，若出现了拉应力，只能依靠混凝土本身来承担，在许多水工结构的设计中，通常要求不出现拉应力或只出现很小的拉应力。但港口水泥混凝土的结构受力特点决定其不可避免的存在拉应力，而且往往较大，引起混凝土的不利变形。
2.3 施工条件和工艺混凝土港口水泥混凝土产生的裂缝，绝大多数是表面裂缝。虽然说引起表面拉应力的因素很多。气温变化、水化热、初始温差等都会产生温度应力，导致混凝土表面裂缝产生，难以避免。但完善的施工条件和工艺。可以有效的减小温度应力，减少裂缝的产生；相反，不好的施工条件，不科学的工艺，不仅不能控制温度应力的不利影响，而且往往会加大温度应力所产生的拉应力。以下这些情况在混凝土港口水泥混凝土的施工和运行中都应该尽量避免。
3 港口工程中水泥混凝土施工控制措施
施工中完全防止裂缝还有一定困难。但也不是不能做到的。对于像港口水泥混凝土这样的大体积混凝土结构，控制和减少裂缝应以预防为主，要采取综合措施，如优化设计、精心施工、加强科研、及时反馈气象信息、严格控制关键工序等。只要这样，完全能做到减少一般裂缝。避免基础性贯穿性裂缝。
3.1 应力控制混凝土出现裂缝最根本的原因还是拉应力超过了混凝土抗拉极限，适当控制拉应力是必要的。荷载应力控制。加大拱中心角可以适当减少拉应力。但过大的中心角将使拱轴线与河岸基岩等高线的夹角过小，使拱端推力过于趋于下游，对稳定不利，得不偿失。增加厚度也可以减少拉力。这是目前常用的方法，造价随之增加。这些在拱圈的最优设计中都应予以综合考虑。温度应力控制。实际工程中港口水泥混凝土裂缝大都是施工期温度拉应力引起的。防止这些裂缝，主要依靠施工期的温度控制：①改进施工工艺，降低混凝土的内部温升，减少基础温差、内外温差。严格控制混凝土温度是减少拉应力、防止裂缝的最重要措施。常采取的方法包括：分区使用水泥，减少单位水泥用量；通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨科等方法降低混凝土浇筑温度，采用加大混凝土浇筑强度、仓面保温等方法减少浇筑过程的温度回升：在混凝土内埋设水管，通低温水以降低混凝土温度；薄层浇筑，均匀上升，加速混凝土热量散失，降低混凝土内部温升。②加强混凝土的养生保护面保温，抵制温度湿度造成的不利影响。施工中的混凝土，容易发生早期裂缝，其原因虽然各不相同，但大多是由于水化热温升、环境温度和湿度变化。产生较大的温度应力和干缩应力所致。
3.2 优化原材料和配合比，提高混凝土综合抗裂性能妥。善选用混凝土的材料与配合比并控制好混凝土的温度升降变化，这也是减免混凝土工程裂缝的既重要呆有效的手段。具体的说，就是通过优选混凝土的材料、配合比使混凝土的绝热温升较小，抗拉强度较大，极限拉伸变形较大，热强比较小，线胀系数较小，体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。大体积混凝土内部温度变化很小，因此施工期混凝内主要是温度变形和化学变形。若水泥的化学变形是微量膨胀，并在时间上和降温同步，部分收缩变形将被化学膨胀所抵消。使混凝土收缩量保持在混凝土极限拉伸范围之内，则混凝土不致开裂，对温控防裂作用较好。需要指出的是：只对由外部约束作用产生的温度应力具有一定的补偿作用，而且膨胀要合适而且均匀。要注意其安定性，适当添加一些外加剂，也可有效改善混凝土性能，提高混凝土的抗拉性和抗裂性。如混凝土膨胀剂，可配制补偿收缩、接缝填充混凝土，起到抗裂抗渗的作用。该膨胀剂化学膨胀产生的限制膨胀率为，相当或略高于普通混凝土的收缩率，可收到补偿收缩的结果。根据工程及环境气候条件，在施工中合理添加。可以起到很好的抗裂效果，但需要进行试验研究并严控施工质量。
3.3 加强施工管理提高混凝土施工质量，混凝土浇筑要均匀密实。薄层短间歇，均匀上升；避免突击浇筑一块混凝土，然后长期停歇；避免相邻之间过大的高差及侧面的长期暴露；避免薄块长间歇，即在基岩或老混凝土上浇筑一薄块而后长期停歇。合理安排尽量利用低温季节浇筑基础部分混凝土，拱圈封拱温度尽量低于或等于年平均气温。在气温太低的季节施工时，不要让施工面暴露在露天长期冷却；新浇筑混凝土表面要加盖保温。做好安全监控，对未能预料的裂缝及时发现，及时处理。
4 结束语
混凝土的裂缝首先影响表观效果，严重时会影响结构的安全性，必须重视，必须指出的是，缺陷是多种多样的，本文中只列出了比较普遍的缺陷修整措施，对于个别的缺陷，应根据实际情况灵活处理，以保证维修效果。
