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舟山市海通水运工程咨询监理有限责任公司
摘要：通过对砼裂缝概念的介绍，详细阐述水运工程码头砼裂缝形成机理及原因，并根据裂缝成因对如何有效且经济地减少和消除裂缝进行总结，为今后水运工程码头砼施工防治裂缝提供一定经验。
关键词：水运工程；码头砼；裂缝成因；防治对策
1 概述
进入新世纪以来，随着经济的快速发展，水运工程也进入建设快车道，沿江、河及沿海码头新建、改建及扩建也迅速增加，码头工程结构规模及技术难度变大了，数量上也成倍增长。在码头施工完成后的的运行使用过程中，逐渐出现各种使用维护问题，其中砼裂缝问题成为涉及码头结构安全性及耐久性的重大问题。砼裂缝的出现将降低码头结构正常使用年限期，裂缝严重时还会引起码头结构受损，导致无法正常使用。
图1 某海港码头砼构件裂缝图
目前的水运工程，以砼结构占主导地位，砼结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是砼结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。砼作为码头构件受力主体，其施工质量的坏坏，直接决定砼的使用安全性及耐久性。目前，水运工程码头砼构件存在多种裂缝，包括龟裂纹、纵横向裂缝、斜向与交叉裂缝及不规则裂缝等；部分裂缝为非受力表面裂缝，但相当一部分为贯穿结构受力裂缝，直接影响结构安全。必须找到码头砼裂缝成因，制定预防措施，防止影响结构安全的受力裂缝的产生。
2 裂缝成因分析
2.1 砼裂缝定义
裂缝是由砼在温度和湿度变化的条件下，逐步硬化并产生的体积变形。裂缝有微观裂缝和宏观裂缝之分。微观裂缝是肉眼看不见的，肉眼可见裂缝范围一般以0.05mm为界（实际最佳视力可见0.02mm的裂缝）。小于0.05mm的裂缝，称为“微观裂缝”；大于或等于0.05mm的裂缝，称为“宏观裂缝”，宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。
在一般工程结构中，宽度小于0.05mm的裂缝对使用、防水、防腐、承重都无危害性，故假定具有小于0.05裂缝的结构为无裂缝结构。
水运工程中允许钢筋砼结构出现裂缝的宽度，因不同的环境和构件所处的部位而有所不同。水运工程中允许裂缝的最大宽度（如表1）：
表1 水运工程中允许裂缝的最大宽度
环境情况
构件所处部位 海水区域
（mm） 淡水区域
（mm）
水上部位 0.1 0.15
水位变动区 受冻 0.05 0.1
不受冻 0.1 0.15
水下部位 0.15 0.2
码头构件的纵横梁、桩基、胸墙等表面裂缝的宽度若超过了一定的范围，会导致海水的渗入，将引起砼内部钢筋锈蚀，使码头构件承载力下降，安全性能及耐久性能受到影响。所以，有必要对其产生的原因做一系统的分析。
2.2 砼裂缝成因
2.2.1结构所受荷载方面
砼结构物在实际使用过程中承受各种外荷载和变形荷载作用，形成荷载裂缝及变形裂缝，具体成因如下。
（1）由外有荷载应力超过砼构件最大极限应力时出现的裂缝，即荷载裂缝。
（2）由变形变化引起的裂缝。结构砼硬化期间水泥释放大量水化热，结构内部温度迅速升高，在结构表面引起拉应力。后期在养护降温过程中，又会在砼内部出现拉应力，气温的降低同样在结构砼表面形成很大的拉应力。当拉应力大于砼自身抗裂能力时，砼就会被拉裂形成变形裂缝。同时，结构砼的内部湿度变化缓慢，但其表面湿度受养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，亦能导致变形裂缝。
在砼构件现场施工工艺具体操作过程中，如构件制作、砼脱模、砼养护、构件堆放运输、构件吊装等；在砼构件形成过程中，如原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象等。无论在构件形成还是构件成型后使用过程中，当砼构件所受拉应力超过其极限拉应力后，砼构件就会产生裂缝。
2.2.2砼强度形成阶段方面
码头砼裂缝在强度形成过程中发生的原因主要有不均匀性引起的砼构件裂缝、约束性引起的砼构件裂缝和干缩性引起的砼构件裂缝。具体原因如下。
（1）不均匀性裂缝是指构件砼中所用的粗、细集料中杂质（如泥土、粉尘、有机物等有害物质）含量过高、粗、细集料级配线性曲线不平滑或骨料粒径超规，砼拌合时称量误差超规，集料含水量测量误差大等原因导致拌合好后的砼均匀性不好，振捣时随意快插快拔，不均匀振捣等原因造成砼振捣完成后仍然不均匀而产生不均匀性裂缝。
图2 码头砼构件表面干缩性裂缝图
（2）约束性裂缝即为现浇表面层构件砼中存在过多的游离水、水分经蒸发后砼表层与内部变形不统一，现浇构件的砼坍落度超规、无可塑性、振捣砼时出现中粗集料下沉、水泥砂浆上浮、砼内部骨料上、下分布分极、砼终凝后内部收缩不一致等情况下而产生的约束性裂缝。
（3）干缩性裂缝主要是砼构件在施工养护期内，养护方法不符合设计及规范规定，同时养护不得到，砼表面水分蒸发过快，造成表面水泥未充分进行水化，而内部水泥水化充分，两者水化不同程度导致砼收缩不一致，从而在砼表面产生干缩性裂缝。
3 裂缝防治措施
根据码头砼裂缝成因，从控制温度、配合比、外加剂合理使用和施工养护等方面进行砼裂缝的预防，优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂；在保证混凝土设计强度等级的前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量；降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当无设计要求时，控制在25℃以内）；及时对混凝土覆盖保温、保湿；在拌合混凝土时可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力；设置后浇缝，当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；大体积混凝土可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。具体防治措施如下。
3.1温度控制
温度控制主要是为了控制温度应力对裂缝的影响，控制温度的措施如下：
（1）对于大體积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、
摘要：通过对砼裂缝概念的介绍，详细阐述水运工程码头砼裂缝形成机理及原因，并根据裂缝成因对如何有效且经济地减少和消除裂缝进行总结，为今后水运工程码头砼施工防治裂缝提供一定经验。
关键词：水运工程；码头砼；裂缝成因；防治对策
1 概述
进入新世纪以来，随着经济的快速发展，水运工程也进入建设快车道，沿江、河及沿海码头新建、改建及扩建也迅速增加，码头工程结构规模及技术难度变大了，数量上也成倍增长。在码头施工完成后的的运行使用过程中，逐渐出现各种使用维护问题，其中砼裂缝问题成为涉及码头结构安全性及耐久性的重大问题。砼裂缝的出现将降低码头结构正常使用年限期，裂缝严重时还会引起码头结构受损，导致无法正常使用。
图1 某海港码头砼构件裂缝图
目前的水运工程，以砼结构占主导地位，砼结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是砼结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。砼作为码头构件受力主体，其施工质量的坏坏，直接决定砼的使用安全性及耐久性。目前，水运工程码头砼构件存在多种裂缝，包括龟裂纹、纵横向裂缝、斜向与交叉裂缝及不规则裂缝等；部分裂缝为非受力表面裂缝，但相当一部分为贯穿结构受力裂缝，直接影响结构安全。必须找到码头砼裂缝成因，制定预防措施，防止影响结构安全的受力裂缝的产生。
2 裂缝成因分析
2.1 砼裂缝定义
裂缝是由砼在温度和湿度变化的条件下，逐步硬化并产生的体积变形。裂缝有微观裂缝和宏观裂缝之分。微观裂缝是肉眼看不见的，肉眼可见裂缝范围一般以0.05mm为界（实际最佳视力可见0.02mm的裂缝）。小于0.05mm的裂缝，称为“微观裂缝”；大于或等于0.05mm的裂缝，称为“宏观裂缝”，宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。
在一般工程结构中，宽度小于0.05mm的裂缝对使用、防水、防腐、承重都无危害性，故假定具有小于0.05裂缝的结构为无裂缝结构。
水运工程中允许钢筋砼结构出现裂缝的宽度，因不同的环境和构件所处的部位而有所不同。水运工程中允许裂缝的最大宽度（如表1）：
表1 水运工程中允许裂缝的最大宽度
环境情况
构件所处部位 海水区域
（mm） 淡水区域
（mm）
水上部位 0.1 0.15
水位变动区 受冻 0.05 0.1
不受冻 0.1 0.15
水下部位 0.15 0.2
码头构件的纵横梁、桩基、胸墙等表面裂缝的宽度若超过了一定的范围，会导致海水的渗入，将引起砼内部钢筋锈蚀，使码头构件承载力下降，安全性能及耐久性能受到影响。所以，有必要对其产生的原因做一系统的分析。
2.2 砼裂缝成因
2.2.1结构所受荷载方面
砼结构物在实际使用过程中承受各种外荷载和变形荷载作用，形成荷载裂缝及变形裂缝，具体成因如下。
（1）由外有荷载应力超过砼构件最大极限应力时出现的裂缝，即荷载裂缝。
（2）由变形变化引起的裂缝。结构砼硬化期间水泥释放大量水化热，结构内部温度迅速升高，在结构表面引起拉应力。后期在养护降温过程中，又会在砼内部出现拉应力，气温的降低同样在结构砼表面形成很大的拉应力。当拉应力大于砼自身抗裂能力时，砼就会被拉裂形成变形裂缝。同时，结构砼的内部湿度变化缓慢，但其表面湿度受养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，亦能导致变形裂缝。
在砼构件现场施工工艺具体操作过程中，如构件制作、砼脱模、砼养护、构件堆放运输、构件吊装等；在砼构件形成过程中，如原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象等。无论在构件形成还是构件成型后使用过程中，当砼构件所受拉应力超过其极限拉应力后，砼构件就会产生裂缝。
2.2.2砼强度形成阶段方面
码头砼裂缝在强度形成过程中发生的原因主要有不均匀性引起的砼构件裂缝、约束性引起的砼构件裂缝和干缩性引起的砼构件裂缝。具体原因如下。
（1）不均匀性裂缝是指构件砼中所用的粗、细集料中杂质（如泥土、粉尘、有机物等有害物质）含量过高、粗、细集料级配线性曲线不平滑或骨料粒径超规，砼拌合时称量误差超规，集料含水量测量误差大等原因导致拌合好后的砼均匀性不好，振捣时随意快插快拔，不均匀振捣等原因造成砼振捣完成后仍然不均匀而产生不均匀性裂缝。
图2 码头砼构件表面干缩性裂缝图
（2）约束性裂缝即为现浇表面层构件砼中存在过多的游离水、水分经蒸发后砼表层与内部变形不统一，现浇构件的砼坍落度超规、无可塑性、振捣砼时出现中粗集料下沉、水泥砂浆上浮、砼内部骨料上、下分布分极、砼终凝后内部收缩不一致等情况下而产生的约束性裂缝。
（3）干缩性裂缝主要是砼构件在施工养护期内，养护方法不符合设计及规范规定，同时养护不得到，砼表面水分蒸发过快，造成表面水泥未充分进行水化，而内部水泥水化充分，两者水化不同程度导致砼收缩不一致，从而在砼表面产生干缩性裂缝。
3 裂缝防治措施
根据码头砼裂缝成因，从控制温度、配合比、外加剂合理使用和施工养护等方面进行砼裂缝的预防，优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂；在保证混凝土设计强度等级的前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量；降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当无设计要求时，控制在25℃以内）；及时对混凝土覆盖保温、保湿；在拌合混凝土时可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力；设置后浇缝，当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；大体积混凝土可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。具体防治措施如下。
3.1温度控制
温度控制主要是为了控制温度应力对裂缝的影响，控制温度的措施如下：
（1）对于大體积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、