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摘要：大体积混凝土由于自身的特殊性能在现代港口建设工程上发挥重要作用。港口大体积混凝土建筑物因为施工的周期相对来说比较长、结构及运行条件复杂等特点，使其在施工及运行过程中难免产生各种各样的缺陷，裂缝就是常见的缺陷之一。如何有效地处理大体积混凝土裂缝的病害，使港口混凝土工程正常地发挥其效益，消除隐患是广大技术人员所面临的一个重要课题。文章主要对港口工程大体积混凝土施工裂缝病害的成因及控制方法进行了探讨。
关键词：港口工程；大体积混凝土；裂缝病害；防治
1.前言
大体积混凝土在港口工程建设中广泛应用于大中型的基础及桩基承台上。港口施工中大体积混凝土裂缝主要是由于热应力,内部温度的变化引起的。这就要求在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，极大程度的预防和控制港口工程中的大体积混凝土裂缝的出现，确保工程质量。
2.大体积混凝土产生裂缝病害的主要成因分析 2.1 水泥水化热。
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。這样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3～5天。 2.2 外界气温变化。
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。2.3 混凝土的收缩。
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。
3.结合工程案例分析减少大体积混凝土裂缝所采取的措施
某港口为典型的外海开敞式深水港口，其东南偏南向与外海相通，每年的7～10月台风季节，外海的风浪和涌浪对码头影响较大。本工程是在第一期已建成的工程基础上进行扩建，码头采用高桩墩式结构和高桩梁板式结构结合的型式，码头大范围的采用现浇高性能砼，墩台、横梁体积很大，其中最大墩台一次浇筑砼2800多方。本工程转运站、高架廊道基础、系靠船墩均为码头重要结构组成部分，质量要求高，墩台混凝土的施工质量将直接影响本工程的使用寿命，墩台裂缝控制是技术质量工作的重点。
3.1 优化混凝土配合比
本工程所有水上现浇墩台结构均采用高性能混凝土，混凝土设计
强度等级C40。混凝土配合比试验前，经过反复讨论研究，将胶凝材料用量确定为440kg、420kg两种，水胶比0.35，坍落度190±20mm，在此基础上选用西卡第三代羧酸类减水剂，减水率25～30%，掺量1%。最初配合比如下表：
PHB01实验结果为：7天强度41.5MPa，28天强度57.2MPa，混凝土坍落度21cm，试拌过程中混凝土坍落度损失大，试拌后30分钟左右损失为60～80mm，其次泌水严重，从混凝土强度可以看出早期强度增长较快，混凝土水化热较集中容易因温度应力产生裂缝；PHB02实验结果为：7天强度29.3MPa，28天强度55.3MPa，混凝土坍落度20cm，混凝土和易性流动性较好，7天强度可达70％以上，28天强度符合规范要求。
通过对上述两个配合比的比较，选用PHB02作为最初使用的配合比。
为了更好控制混凝土温度裂缝，保证混凝土的浇注质量，针对减
少混凝土的水化热进行了一系列的调整。
（1）胶凝材料掺量的调整。
胶凝材料由水泥、矿粉和粉煤灰组成，通过试验，粉煤灰产生的水化热较水泥、矿粉的水化热要小的多，同时矿粉、粉煤灰是通过与水泥水化热的产物作用产生水化热，延长了混凝土水化热完全释放的时间，降低了混凝土内部温升的幅度和温度峰值。
因此在满足混凝土强度、氯离子扩散系数要求的前提下，合理调整三种胶凝材料掺量，尽量减少胶凝材料中水泥用量，能够有效减少混凝土的水化热。通过反复试拌，不断调整三种胶凝材料的比例最后确定水泥、矿粉和粉煤灰比值为：4：3：3 为最优配方。
胶凝材料用量的调整。
通过反复试拌，将胶凝材料用量由原来的420kg调整为410kg，水泥、矿粉、粉煤灰的用量分别为164kg、123kg、123kg，大大降低了水化热。调整后的混凝土配合比为：
该配合比7天强度28.5MPa， 28天强度53.8a，混凝土坍落度21cm，混凝土和易性流动性较好满足设计和施工要求。
3.2 技术措施
3.2.1 养护
高性能性混凝土中胶凝材料掺入了大量的矿粉、粉煤灰，水化时
间较长，同时由于采用了减水率高达25%～30%的高效减水剂，混凝
土本身水灰比较小，为了满足混凝土二次水化的要求，必须加强混凝土的养护。
在制作模板时将模板顶面高出混凝土顶面5～10cm，当混凝土浇
筑完毕初凝后，及时覆盖无纺布并在顶面覆盖5cm后淡水蓄水养护，
保证充足的水源，一方面降低内外温差，防止温差过大因温度应力产生的裂缝，另一方面保证混凝土继续水化增长强度所需水分；蓄水覆盖2～3天后将侧模板螺栓松开，让模板与混凝土侧壁有小缝隙，养护淡水直接充填到模板侧壁缝隙内更有效的养护侧壁；混凝土养护时间控制在14天以上。
3.2.2 选择合适的浇筑时间
为了有效的控制混凝土入模时的温度，根据混凝土的浇筑方量合
理选择浇筑时间，混凝土浇筑一般避开高温，高温环境浇筑存在以下不足：1）水分蒸发快，坍落度损失大；2）入模温度高，容易因温度应力产生裂缝；故选择浇筑时间在下午15：00至晚间进行浇筑，让混凝土初凝在夜间温度较低的环境中完成，有效的控制温度应力产生的裂缝。
3.2.3 混凝土分层浇筑减少单次混凝土浇筑方量
墩台混凝土分层浇筑，第一次浇筑高度控制在0.6m～1.2m，保证混凝土一次浇筑方量控制在800方内，减少了混凝土一次浇注的体积，有利于混凝土温度梯度和峰值的控制。
3.2.4 下灰及振捣措施
混凝土浇注分层下灰分层振捣，分层厚度控制在50cm以内，延
长混凝土的浇注时间，合理控制混凝土布料位置，分层分条梯级推进，
分条宽度控制在2～3m左右，保证混凝土接茬在2～3小时内完成，避免出现施工缝。混凝土采用插入式振捣棒振捣，严格控制混凝土振捣时间和移棒间距，保证混凝土浇筑质量。
3.2.5 严格控制混凝土顶面抹面质量
控制混凝土顶面抹压质量，顶面二次抹面保证混凝土顶面抹压密实，严禁因抹压不实造成的干缩裂缝。
3.3 取得的效果
本港口工程通过采用有效措施，严格控制，混凝土未出现裂缝，工程的耐久性得到保证。
4. 结语大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到港口混凝土结构的使用性能,只有很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,才能在实际生产当中保证施工质量。因此，作为港口施工技术人员应该不断学习并总结施工经验，确保工程质量。
关键词：港口工程；大体积混凝土；裂缝病害；防治
1.前言
大体积混凝土在港口工程建设中广泛应用于大中型的基础及桩基承台上。港口施工中大体积混凝土裂缝主要是由于热应力,内部温度的变化引起的。这就要求在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，极大程度的预防和控制港口工程中的大体积混凝土裂缝的出现，确保工程质量。
2.大体积混凝土产生裂缝病害的主要成因分析 2.1 水泥水化热。
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。這样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3～5天。 2.2 外界气温变化。
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。2.3 混凝土的收缩。
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。
3.结合工程案例分析减少大体积混凝土裂缝所采取的措施
某港口为典型的外海开敞式深水港口，其东南偏南向与外海相通，每年的7～10月台风季节，外海的风浪和涌浪对码头影响较大。本工程是在第一期已建成的工程基础上进行扩建，码头采用高桩墩式结构和高桩梁板式结构结合的型式，码头大范围的采用现浇高性能砼，墩台、横梁体积很大，其中最大墩台一次浇筑砼2800多方。本工程转运站、高架廊道基础、系靠船墩均为码头重要结构组成部分，质量要求高，墩台混凝土的施工质量将直接影响本工程的使用寿命，墩台裂缝控制是技术质量工作的重点。
3.1 优化混凝土配合比
本工程所有水上现浇墩台结构均采用高性能混凝土，混凝土设计
强度等级C40。混凝土配合比试验前，经过反复讨论研究，将胶凝材料用量确定为440kg、420kg两种，水胶比0.35，坍落度190±20mm，在此基础上选用西卡第三代羧酸类减水剂，减水率25～30%，掺量1%。最初配合比如下表：
PHB01实验结果为：7天强度41.5MPa，28天强度57.2MPa，混凝土坍落度21cm，试拌过程中混凝土坍落度损失大，试拌后30分钟左右损失为60～80mm，其次泌水严重，从混凝土强度可以看出早期强度增长较快，混凝土水化热较集中容易因温度应力产生裂缝；PHB02实验结果为：7天强度29.3MPa，28天强度55.3MPa，混凝土坍落度20cm，混凝土和易性流动性较好，7天强度可达70％以上，28天强度符合规范要求。
通过对上述两个配合比的比较，选用PHB02作为最初使用的配合比。
为了更好控制混凝土温度裂缝，保证混凝土的浇注质量，针对减
少混凝土的水化热进行了一系列的调整。
（1）胶凝材料掺量的调整。
胶凝材料由水泥、矿粉和粉煤灰组成，通过试验，粉煤灰产生的水化热较水泥、矿粉的水化热要小的多，同时矿粉、粉煤灰是通过与水泥水化热的产物作用产生水化热，延长了混凝土水化热完全释放的时间，降低了混凝土内部温升的幅度和温度峰值。
因此在满足混凝土强度、氯离子扩散系数要求的前提下，合理调整三种胶凝材料掺量，尽量减少胶凝材料中水泥用量，能够有效减少混凝土的水化热。通过反复试拌，不断调整三种胶凝材料的比例最后确定水泥、矿粉和粉煤灰比值为：4：3：3 为最优配方。
胶凝材料用量的调整。
通过反复试拌，将胶凝材料用量由原来的420kg调整为410kg，水泥、矿粉、粉煤灰的用量分别为164kg、123kg、123kg，大大降低了水化热。调整后的混凝土配合比为：
该配合比7天强度28.5MPa， 28天强度53.8a，混凝土坍落度21cm，混凝土和易性流动性较好满足设计和施工要求。
3.2 技术措施
3.2.1 养护
高性能性混凝土中胶凝材料掺入了大量的矿粉、粉煤灰，水化时
间较长，同时由于采用了减水率高达25%～30%的高效减水剂，混凝
土本身水灰比较小，为了满足混凝土二次水化的要求，必须加强混凝土的养护。
在制作模板时将模板顶面高出混凝土顶面5～10cm，当混凝土浇
筑完毕初凝后，及时覆盖无纺布并在顶面覆盖5cm后淡水蓄水养护，
保证充足的水源，一方面降低内外温差，防止温差过大因温度应力产生的裂缝，另一方面保证混凝土继续水化增长强度所需水分；蓄水覆盖2～3天后将侧模板螺栓松开，让模板与混凝土侧壁有小缝隙，养护淡水直接充填到模板侧壁缝隙内更有效的养护侧壁；混凝土养护时间控制在14天以上。
3.2.2 选择合适的浇筑时间
为了有效的控制混凝土入模时的温度，根据混凝土的浇筑方量合
理选择浇筑时间，混凝土浇筑一般避开高温，高温环境浇筑存在以下不足：1）水分蒸发快，坍落度损失大；2）入模温度高，容易因温度应力产生裂缝；故选择浇筑时间在下午15：00至晚间进行浇筑，让混凝土初凝在夜间温度较低的环境中完成，有效的控制温度应力产生的裂缝。
3.2.3 混凝土分层浇筑减少单次混凝土浇筑方量
墩台混凝土分层浇筑，第一次浇筑高度控制在0.6m～1.2m，保证混凝土一次浇筑方量控制在800方内，减少了混凝土一次浇注的体积，有利于混凝土温度梯度和峰值的控制。
3.2.4 下灰及振捣措施
混凝土浇注分层下灰分层振捣，分层厚度控制在50cm以内，延
长混凝土的浇注时间，合理控制混凝土布料位置，分层分条梯级推进，
分条宽度控制在2～3m左右，保证混凝土接茬在2～3小时内完成，避免出现施工缝。混凝土采用插入式振捣棒振捣，严格控制混凝土振捣时间和移棒间距，保证混凝土浇筑质量。
3.2.5 严格控制混凝土顶面抹面质量
控制混凝土顶面抹压质量，顶面二次抹面保证混凝土顶面抹压密实，严禁因抹压不实造成的干缩裂缝。
3.3 取得的效果
本港口工程通过采用有效措施，严格控制，混凝土未出现裂缝，工程的耐久性得到保证。
4. 结语大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到港口混凝土结构的使用性能,只有很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,才能在实际生产当中保证施工质量。因此，作为港口施工技术人员应该不断学习并总结施工经验，确保工程质量。