[發明專利]一種碼頭面層抗裂混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201210017718.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102584140A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王成啟;尹海卿;汪冬冬;徐明賢
• 申請（專利權）人: 中交上海三航科學研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種碼頭面層抗裂混凝土及其制備方法。

背景技術

隨著外加劑技術的不斷發展，混凝土的坍落度有了大幅度地提高，混凝土的施工工藝也不斷發展，可以進行泵送施工。為保證泵送混凝土的流動性和粘聚性等工作性要求，泵送混凝土的砂率和膠凝材料的用量往往較大，并摻入礦物摻合料和外加劑，混凝土往往會出現較大收縮變形，并產生裂縫。同時，隨著《通用硅酸鹽水泥》(GB175)新標準的制訂，取消了強度等級為32.5水泥，水泥的強度標準有了大幅度地提高，水泥生產企業均采用高細磨及提高C₃S和C₃A的含量等技術措施，以提高水泥的早期強度和后期強度。水泥中C₃S和C₃A含量增加，水泥的水化熱增加；水泥的細度提高和C₃A含量的增加，混凝土收縮也增大，這都增大了混凝土開裂的可能性。此外，施工中不重視規范以及施工養護等方面施工質量控制，也是造成工程裂縫大量出現的重要原因之一。因此，混凝土構件裂縫發生的頻率有逐漸提高的趨勢。

混凝土裂縫的產生對鋼筋的銹蝕和混凝土的耐久性帶來不利影響。碼頭面層是暴露面積較大的混凝土結構，極易產生裂縫，碼頭面層混凝土裂縫問題是高樁梁板式碼頭的最常見通病之一，一直是一個普遍存在而又難于解決的工程質量通病。碼頭面層混凝土的裂縫和龜裂將會不同程度地給工程質量帶來危害，輕微的裂縫和龜裂直接影響碼頭面層混凝土觀感質量，嚴重的裂縫不僅影響到碼頭面層混凝土的耐久性，而且將造成混凝土面層的局部或大面積結構損壞，影響碼頭的使用功能。因此，1999年頒布的“港口工程質量檢驗評定標準”已將裂縫作為工程項目竣工驗收和質量評定的重要指標之一。

盡管國內外開展了大量的研究工作并在工程中采取了一些措施，但碼頭面層混凝土裂縫時有發生。上海國際航運中心洋山深水港的一期工程1600米水工碼頭面層產生一定量的裂縫，二期工程從混凝土配合比設計到施工工藝上進行了改進，裂縫問題有所減輕，但在面層混凝土澆筑4、5個月后仍然在板縫和梁頂處出現裂縫并且不斷發展。中交第三航務工程局有限公司曾開展了18個碼頭工程裂縫情況的調研，調研情況也表明，現有的碼頭面層混凝土幾乎均存在不同程度的裂縫。

引起碼頭面層混凝土裂縫的因素和條件較多，與混凝土原材料、混凝土配合比、施工質量控制以及結構型式等多種因素密切相關，至今尚未找到可靠的和切實可行的解決辦法。從混凝土材料本身來看，塑性收縮和干燥收縮以及力學性能是控制碼頭面層混凝土裂縫控制重要內容。此外，良好的施工工藝也是碼頭面層裂縫控制重要方面。

碼頭面層混凝土調研資料分析表明，混凝土收縮變形是產生碼頭面層裂縫的主要原因之一。混凝土收縮主要有化學收縮、塑性收縮、溫度收縮、干燥收縮、碳化收縮、自收縮等。混凝土構件收縮都與混凝土較高的干燥收縮變形直接相關，而碼頭面層混凝土暴露面積較大的結構型式，塑性收縮也是產生裂縫的重要因素之一。因此，塑性收縮和干燥收縮是碼頭面層混凝土收縮的最主要方面，對碼頭面層混凝土的收縮產生重要影響。

塑性收縮不僅可能直接導致碼頭面層混凝土裂縫開裂，同時還會在混凝土內部形成大量原生微裂縫，這些微裂縫不但為混凝土水分的散失、外界侵蝕性介質進入混凝土提供通道，加速混凝土的干燥速度和劣化進程，同時將伴隨后期混凝土內部約束力的增大，擴展成宏觀裂縫。但是，由于塑性收縮及裂縫產生于混凝土半流態或塑性階段，影響收縮的關鍵因素以及裂縫的形成機理都與混凝土硬化后的干燥收縮有所不同。首先，在塑性階段，混凝土只有極低甚至沒有抗拉強度，即使較低的收縮變形受到約束時，所產生的拉應力都足以使混凝土開裂或形成大量的微裂縫。其次，混凝土塑性收縮裂縫產生于表層，所受約束主要是內約束，這與混凝土表面快速失水有關。

塑性收縮的產生的關鍵在于混凝土凝結前泌水速率和失水速率的是否協調。一般情況下，混凝土泌水是有限的，過量的泌水實際上會導致混凝土中水分分布不均勻，也不利于混凝土的長期抗裂性能，因此，混凝土表層失水速率是影響塑性收縮和裂縫的最關鍵因素。在實際工程中，環境溫濕度、風速等因素對塑性收縮影響更為重要。按照ACI的規定，炎熱氣候環境下，當混凝土表面水分蒸發速率達到1kg/m²·h時，就必須采取措施，以防止塑性裂縫的產生。混凝土表層失水速率主要與環境溫度、濕度、風速以及混凝土表面溫度有關，可按(1-1)式進行估算。

式中：E-失水速率，kg/m²·h；

T_c-混凝土表面溫度，℃；