掺纤维素纤维码头面层混凝土的施工质量控制

时间：2024-07-28

孙钱平，刘瑞建，陈玉华

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 工程概况

天津南港工业区建材码头工程是滨海新区开发建设南港的第一个标志性码头工程，码头面层的质量优劣是控制码头整体外观质量的关键，因此做好码头面层混凝土施工的技术质量管理显得尤为重要。该工程位于南港工业区西北角，建成后的码头为栈桥式布置，码头岸线长度为300 m，其中西侧63 m为重件段，码头顶面高程6.0 m（新港理论高程，下同），码头前沿设计水底高程-8.5 m，远期可浚深至-11.5 m。码头结构按近期能够停靠1 000吨级到5 000吨级散杂货，远期可停靠20 000吨级通用散杂船舶。

码头桩台总宽45 m，前方桩台宽15.5 m，后方桩台宽29.5 m。码头共分5个结构段，包含一个重件结构段和4个标准结构段。上部结构均为梁板安装，最后以接头连接为一个整体的结构形式。同时码头通过三座引桥与岸连接，引桥总长23 m，其中重件引桥宽30 m，其余两座引桥宽20 m，上部结构也为预制安装预应力梁、板的结构形式（见图1）。

本区的大风天气过程主要是冬、春季的寒潮和夏、秋季的台风（含热带风暴），寒潮大风较为频繁，台风（含热带风暴）大风出现频率较小。本区历年平均风速4.5 m/s，最大风速26.5 m/s，风向E；极大风速48.7 m/s，风向N。

码头面层施工在4月至5月初，具有风沙多、台风较频繁且风力大、天气变化频繁、时常需要采取紧急避风措施的特点。因此需对码头面层混凝土铺设塑料薄膜和土工布覆盖并对周边进行压实处理，防止大风将养护措施刮掉。同时该区域具有地处外海，昼夜温差大、后面土方交叉作业、混凝土的运距较远等诸多不利因素，使得面层混凝土的施工质量难以控制。

码头面层混凝土裂缝的产生比较复杂，但整体上可分为塑性收缩裂缝，结构沉降裂缝，疲劳荷载裂缝。本文通过对码头面层混凝土裂缝产生原因的分析，在充分做好施工技术准备工作的前提下，严格执行施工技术方案，在混凝土中掺入一定比例的纤维素纤维，对防止码头面层混凝土塑性裂缝的产生起到了很好的作用。

2 码头面层裂缝形成原因

混凝土由于水泥的水化热作用产生一定的化学收缩和物理收缩，引起了砂浆体积的变化，在骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，破坏了粗骨料与砂浆界面，形成分布不均匀的界面微裂缝；同时由于混凝土成型后部分表面水的蒸发，部分上升的水分被粗骨料阻止，积聚在粗骨料的下缘，硬化后的混凝土也会产生界面微裂缝。界面微裂缝受外力作用下产生的拉应力很容易在微裂缝顶端形成应力集中，且随着拉应力的增大，将导致裂缝的进一步延伸、汇合、扩大，以致最后形成可见的裂缝现象[1]。

而原材料的质量、施工过程中的控制、外界环境的影响、结构设计的缺陷都将与这些质量问题密切相关。高桩码头面层混凝土的裂缝主要源自混凝土的塑性裂缝和结构的不均匀沉降，而前者直接与施工工艺有着密切的联系，这是施工中控制面层混凝土裂缝的重点。

2.1 原材料质量

原材料的质量与面层裂缝的产生有着直接的联系，主要包括水泥的品种，粗细骨料的规格、含泥量、泥块含量等指标，外加剂的品种、掺合料的种类、以及所用的防裂辅助材料等。不相适应的原材料直接对混凝土的强度、硬化速度、混凝土的和易性、后期混凝土的收缩产生影响，最终将反应到裂缝的产生和扩大。

2.2 施工措施

施工过程中，混凝土原材料计量不准确、水灰比控制不严、搅拌时间短、拌合不均匀，混凝土浇筑时分灰不均匀、振捣不均匀、操作人员的脚随意踩踏填补不当、抹面的时间控制不当等都会使混凝土产生不均匀收缩而形成裂缝。此外，混凝土的分条锯缝不及时，养护不及时、不到位，养护时间短，外加荷载提前上码头面层等都会加剧混凝土面裂缝产生和扩大。

3 码头面层施工工艺及质量控制

为防止结构变形造成码头面层形成结构裂缝，码头面层混凝土的施工采取合理的分条、分段。分条设置在码头安装大板边缘往外返10 mm的位置处；分段按每个结构段结构缝装置作为分段边缘，每个结构段的切缝以安装的预制板为参考，往内返50 mm进行弹线切割，有坡度设置的地方在每条施工缝处设置好标高，分段分条、切割缝以及放坡标高在施工准备前必须制作施工图纸，按图纸进行施工和控制。

3.1 工艺流程

施工码头面层混凝土时，采用槽钢支立侧模、分条分段浇筑，采用震动梁振捣，压辊滚压和机械抹面的施工工艺，具体工艺流程见图2。

图2 码头面层施工工艺流程图

3.2 码头面层施工质量控制

3.2.1 施工前准备工作

在码头面层施工前，需按编制的施工方案制定详细的施工计划，并严格按照计划实施，同时做好施工作业人员的技术质量、安全交底。在对码头面层进行测量放线前，须将基层清理干净，凿除浮浆和松动的混凝土。采用槽钢和每个1.5 m冲砂浆墩相结合的措施控制面层模板标高，最后再进行复测，确认无误后再进行模板的加固。用M15的砂浆进行填隙处理，切记面层内侧的砂浆与模板相齐，不能深入面层底部，待砂浆达到一定强度后方可进行混凝土的浇注。浇注前需润湿基层6 h以上，且铺撒一薄层同水灰比的水泥砂浆，以增强新老混凝土的黏结力，对模板涂刷脱模剂。

3.2.2 混凝土的质量控制

在码头面层混凝土浇注前，需对原材进行检验，检验合格进行配合比设计[2]，其配合比数据见表1，设计坍落度为80～120 mm，水灰比0.44，砂率42%，砂子为中砂，碎石为5～25 mm的级配碎石，各项检测指标均符合标准规范要求[3]。

表1 码头面层混凝土配合比C30（掺加纤维素纤维）（kg·m-）3

码头面层混凝土具有面积大，厚度薄的特点；码头面层施工地处海边，风力频繁且风力较大，时常有7～8级的阵风；同时后方土方作业相互交叉作业干扰，给混凝土面层施工防裂带来了极大的挑战。

在工程中采用的纤维素纤维具有天然的亲水性、握裹力强、比表面积大、韧性和强度高等特点。同时加入混凝土中，在水的浸泡和外力作用下，形成大量均匀分布的细小纤维，可有效阻止混凝土塑性收缩，干缩和温度变化而引起的裂缝的产生。同时该纤维素纤维在使用中较方便，无需调整混凝土配合比，与粗骨料一起添加，延长搅拌时间40～60 s，显著改善混凝土的和易性，提高混凝土的力学性能，增强混凝土的抗渗能力。结合使用说明和标准规范要求[4]，在面层混凝土中以1 kg/m3的量进行掺加，纤维素纤维的主要检测指标如表2所示。

表2 纤维素纤维单项检测表

在混凝土搅拌过程中，严格执行配合比原材用量。针对雨水天气，适时测量骨料的含水量，严格控制水灰比。做好混凝土试块的制作和养护，加强同条件养护试块强度的跟踪试验，同时对混凝土坍落度进行现场测试。

3.2.3 施工过程中的质量控制

在混凝土浇注过程中，科学、精心组织，即时掌握天气变化情况，避免正午和大风天气下施工，采用专门制作的面层防护棚进行遮盖和防护，防止受太阳直射或大风直接吹击混凝土表面。对遇到有预埋件时，在码头面层下5 cm处沿着预埋件周边铺设二层钢丝网片，防止混凝土面层在预埋件四角位置产生裂纹。

混凝土浇注完毕后先用碾压滚杠来回滚压，之后采用电抹子进行抹面，压光3-5次直到不再有压纹的出现为止，再根据设计要求，采用排笔或其它工具均匀拉毛处理。处理完成后及时用塑料膜进行保水养护，如若混凝土表面太干燥可适量撒点水，防止混凝土被风吹干失水而产生干缩裂缝，再在塑料膜上覆盖土工布，用淡水潮湿养护15～24 h，待强度达到10 MPa后进行切缝处理[5]。

切缝应根据现场和同条件试块强度增长情况掌握好时间，以不飞边、掉角为准进行切缝，严格控制4 cm的切缝深度。待切缝完成并清扫完毕后再次用土工布覆盖，进行潮湿养护14～21 d，由专人负责，密切关注天气变化情况，分条分段做好混凝土的养护记录。

施工过程中，严格控制混凝土的虚铺厚度，做到不踩踏，不后补混凝土，振捣均匀。码头面层混凝土需间隔浇筑，即隔一条浇一条，最后待达到一定强度后浇注两段之间的空档。