一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法

1.一种码头面层抗裂混凝土，其原料包括如下重量配比的组分：
3
胶凝材料 300～360kg/m ；
3
细骨料 670～760kg/m ；
3
粗骨料 1120～1210kg/m ；
3
减水剂 3～5kg/m ；
3
聚丙烯纤维 0.9～1.0 kg/m ；
3
水 145～165 kg/m ；
所述胶凝材料由硅酸盐水泥和粉煤灰组成，以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占70～85%，粉煤灰占15～30%；或者所述胶凝材料由硅酸盐水泥和粒化高炉矿渣粉组成，以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占70～80%，粒化高炉矿渣粉占
20～30%；
3
上述原料各组分中的kg/m 代表以每立方米码头面层抗裂混凝土计，各组分所占的重量；
所述码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C25～C40；其坍落度在70～120mm，1h坍落-6
度损失小于10mm；28天抗压强度为30MPa～50MPa；180天干燥收缩小于400×10 ；28天劈拉强度为3.0MPa～4.0MPa，90天劈拉强度为4.0MPa～5.0MPa；90天弹性模量为30GPa～
38GPa，弹性模量与强度比值小于600；
所述的码头面层抗裂混凝土由包括如下步骤的方法制得：
1）按照码头面层抗裂混凝土的原料配比称取各原料；
2）将各原料采用集中搅拌机搅拌混合均匀，获得混凝土混合料，其中搅拌时间不得少于90s；
3）绑扎钢筋并支立侧模，在混凝土混合料浇筑入模前对预制板面板洒水进行润湿，浇筑入模后先人工对入模的面层混凝土混合料进行初步找平，再采用插入式振捣棒对初步找平后的混凝土混合料进行振捣；
4）将振捣后的混凝土混合料进行面层抹面，进行面层抹面时依次采用抹面机进行抹面、采用刮光机进行收面并结合两次人工光面进行光面施工，然后在混凝土混合料终凝前用刮光机进行最后一次收面，最后将面层混凝土的局部边角部位采用人工进行收面；
5）抹面完成后且在混凝土终凝之前，采用路面压痕机进行压痕，面层混凝土的压痕深度不小于0.6mm，且压痕深度均匀，压痕痕迹平直，压痕时采用不锈钢方管作为靠尺，完成面层混凝土的浇筑；
6）面层混凝土浇筑完后并在混凝土初凝后立即进行覆盖并洒水养护；覆盖时由下而上依次采用一层土工布、一层塑料薄膜和第二层土工布进行覆盖；洒水养护的时间为14天以上；
7）当面层混凝土强度达到7～8MPa时进行切缝，切缝时相邻横缝的距离控制在3～
5m，相邻纵缝的距离控制在4～6m，且面层混凝土所在的梁顶和板缝处均设置双道横缝，所述双道横缝的两缝距离控制为1.4～1.6 m，每条缝的缝宽均控制在4～6mm，切缝后采用沥青对每条缝进行灌缝，切缝并灌缝完成后并继续养护，获得所述码头面层抗裂混凝土；
步骤3）中，振捣间距控制为400mm，且控制每个点的振捣时间小于15s；
步骤4）中，进行面层抹面时，混凝土混合料的上方搭设遮阳棚；
步骤7）中，面层混凝土切缝的时间如下：
当昼夜的平均温度为5℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的30～35h进行切缝；当昼夜的平均温度为10℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的24～30h进行切缝；当昼夜的平均温度为15℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的20～24h进行切缝；当昼夜的平均温度为20℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的18～20h进行切缝；当昼夜的平均温度为25℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的15～18h进行切缝；当昼夜的平均温度为30℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的12～15h进行切缝；
步骤7）中，灌缝前采用0.50MPa的压力水流或压缩空气清除缝中的砂石杂物。
2.如权利要求1所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥选自强度等级为42.5的硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，
所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰；当采用Ⅰ级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为20～30%；当采用Ⅱ级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为15～25%；
所述粒化高炉矿渣粉选自S95粒化高炉矿渣粉，其7天和28天的活性指数分别为78%和100%。
4.如权利要求1所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述细骨料采用河砂，且河砂级配为细度模数在2.5～3.0的Ⅱ区中砂，以河砂的总重量计，其含泥量不大于1.5%，泥块含量不大于0.5%；所述粗骨料选自5～31.5mm的连续级配的碎石，且以粗骨料的总重量计，其中的针片状粗骨料含量不大于7%，含泥量不大于1.0%。
5.如权利要求4所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述河砂的具体级配范围为：
所述5～31.5mm的连续级配的碎石的具体级配范围为：
上表中的“—”表示16.0mm和26.5mm的累计筛余量无要求。
6.如权利要求1所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂选自SP-8CN高效减水剂；所述聚丙烯纤维的长度为10mm～14mm，直径为16～20μm。
7.如权利要求6所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维，其密度为
3
0.91g/m ；抗拉强度≥300 MPa；伸长率为28%；弹性模量为3500 MPa。
8.如权利要求1～7任一所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1）按照码头面层抗裂混凝土的原料配比称取各原料；
2）将各原料采用集中搅拌机搅拌混合均匀，获得混凝土混合料，其中搅拌时间不得少于90s；
3）绑扎钢筋并支立侧模，在混凝土混合料浇筑入模前对预制板面板洒水进行润湿，浇筑入模后先人工对入模的面层混凝土混合料进行初步找平，再采用插入式振捣棒对初步找平后的混凝土混合料进行振捣；
4）将振捣后的混凝土混合料进行面层抹面，进行面层抹面时依次采用抹面机进行抹面、采用刮光机进行收面并结合两次人工光面进行光面施工，然后在混凝土混合料终凝前用刮光机进行最后一次收面，最后将面层混凝土的局部边角部位采用人工进行收面；
5）抹面完成后且在混凝土终凝之前，采用路面压痕机进行压痕，面层混凝土的压痕深度不小于0.6mm，且压痕深度均匀，压痕痕迹平直，压痕时采用不锈钢方管作为靠尺，完成面层混凝土的浇筑；
6）面层混凝土浇筑完后并在混凝土初凝后立即进行覆盖并洒水养护；覆盖时由下而上依次采用一层土工布、一层塑料薄膜和第二层土工布进行覆盖；洒水养护的时间为14天以上；
7）当面层混凝土强度达到7～8MPa时进行切缝，切缝时相邻横缝的距离控制在3～
5m，相邻纵缝的距离控制在4～6m，且面层混凝土所在的梁顶和板缝处均设置双道横缝，所述双道横缝的两缝距离控制为1.4～1.6 m，每条缝的缝宽均控制在4～6mm，切缝后采用沥青对每条缝进行灌缝，切缝并灌缝完成后并继续养护，获得所述码头面层抗裂混凝土；
所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，
步骤3）中，振捣间距控制为400mm，且控制每个点的振捣时间小于15s；
步骤4）中，进行面层抹面时，混凝土混合料的上方搭设遮阳棚；
步骤7）中，面层混凝土切缝的时间如下：
当昼夜的平均温度为5℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的30～35h进行切缝；当昼夜的平均温度为10℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的24～30h进行切缝；当昼夜的平均温度为15℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的20～24h进行切缝；当昼夜的平均温度为20℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的18～20h进行切缝；当昼夜的平均温度为25℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的15～18h进行切缝；当昼夜的平均温度为30℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的12～15h进行切缝；
步骤7）中，灌缝前采用0.50MPa的压力水流或压缩空气清除缝中的砂石杂物。
9.如权利要求8所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，所获得的码头面层抗裂混凝土的厚度为20～30cm。

一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 随着外加剂技术的不断发展，混凝土的坍落度有了大幅度地提高，混凝土的施工工艺也不断发展，可以进行泵送施工。为保证泵送混凝土的流动性和粘聚性等工作性要求，泵送混凝土的砂率和胶凝材料的用量往往较大，并掺入矿物掺合料和外加剂，混凝土往往会出现较大收缩变形，并产生裂缝。同时，随着《通用硅酸盐水泥》(GB175)新标准的制订，取消了强度等级为32.5水泥，水泥的强度标准有了大幅度地提高，水泥生产企业均采用高细磨及提高C3S和C3A的含量等技术措施，以提高水泥的早期强度和后期强度。水泥中C3S和C3A含量增加，水泥的水化热增加；水泥的细度提高和C3A含量的增加，混凝土收缩也增大，这都增大了混凝土开裂的可能性。此外，施工中不重视规范以及施工养护等方面施工质量控制，也是造成工程裂缝大量出现的重要原因之一。因此，混凝土构件裂缝发生的频率有逐渐提高的趋势。\n[0003] 混凝土裂缝的产生对钢筋的锈蚀和混凝土的耐久性带来不利影响。码头面层是暴露面积较大的混凝土结构，极易产生裂缝，码头面层混凝土裂缝问题是高桩梁板式码头的最常见通病之一，一直是一个普遍存在而又难于解决的工程质量通病。码头面层混凝土的裂缝和龟裂将会不同程度地给工程质量带来危害，轻微的裂缝和龟裂直接影响码头面层混凝土观感质量，严重的裂缝不仅影响到码头面层混凝土的耐久性，而且将造成混凝土面层的局部或大面积结构损坏，影响码头的使用功能。因此，1999年颁布的“港口工程质量检验评定标准”已将裂缝作为工程项目竣工验收和质量评定的重要指标之一。\n[0004] 尽管国内外开展了大量的研究工作并在工程中采取了一些措施，但码头面层混凝土裂缝时有发生。上海国际航运中心洋山深水港的一期工程1600米水工码头面层产生一定量的裂缝，二期工程从混凝土配合比设计到施工工艺上进行了改进，裂缝问题有所减轻，但在面层混凝土浇筑4、5个月后仍然在板缝和梁顶处出现裂缝并且不断发展。中交第三航务工程局有限公司曾开展了18个码头工程裂缝情况的调研，调研情况也表明，现有的码头面层混凝土几乎均存在不同程度的裂缝。\n[0005] 引起码头面层混凝土裂缝的因素和条件较多，与混凝土原材料、混凝土配合比、施工质量控制以及结构型式等多种因素密切相关，至今尚未找到可靠的和切实可行的解决办法。从混凝土材料本身来看，塑性收缩和干燥收缩以及力学性能是控制码头面层混凝土裂缝控制重要内容。此外，良好的施工工艺也是码头面层裂缝控制重要方面。\n[0006] 码头面层混凝土调研资料分析表明，混凝土收缩变形是产生码头面层裂缝的主要原因之一。混凝土收缩主要有化学收缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩、碳化收缩、自收缩等。混凝土构件收缩都与混凝土较高的干燥收缩变形直接相关，而码头面层混凝土暴露面积较大的结构型式，塑性收缩也是产生裂缝的重要因素之一。因此，塑性收缩和干燥收缩是码头面层混凝土收缩的最主要方面，对码头面层混凝土的收缩产生重要影响。\n[0007] 塑性收缩不仅可能直接导致码头面层混凝土裂缝开裂，同时还会在混凝土内部形成大量原生微裂缝，这些微裂缝不但为混凝土水分的散失、外界侵蚀性介质进入混凝土提供通道，加速混凝土的干燥速度和劣化进程，同时将伴随后期混凝土内部约束力的增大，扩展成宏观裂缝。但是，由于塑性收缩及裂缝产生于混凝土半流态或塑性阶段，影响收缩的关键因素以及裂缝的形成机理都与混凝土硬化后的干燥收缩有所不同。首先，在塑性阶段，混凝土只有极低甚至没有抗拉强度，即使较低的收缩变形受到约束时，所产生的拉应力都足以使混凝土开裂或形成大量的微裂缝。其次，混凝土塑性收缩裂缝产生于表层，所受约束主要是内约束，这与混凝土表面快速失水有关。\n[0008] 塑性收缩的产生的关键在于混凝土凝结前泌水速率和失水速率的是否协调。一般情况下，混凝土泌水是有限的，过量的泌水实际上会导致混凝土中水分分布不均匀，也不利于混凝土的长期抗裂性能，因此，混凝土表层失水速率是影响塑性收缩和裂缝的最关键因素。在实际工程中，环境温湿度、风速等因素对塑性收缩影响更为重要。按照ACI的规定，\n2\n炎热气候环境下，当混凝土表面水分蒸发速率达到1kg/m·h时，就必须采取措施，以防止塑性裂缝的产生。混凝土表层失水速率主要与环境温度、湿度、风速以及混凝土表面温度有关，可按(1-1)式进行估算。\n[0009] \n2\n[0010] 式中：E-失水速率，kg/m·h；\n[0011] Tc-混凝土表面温度，℃；\n[0012] Ta-环境温度，℃；\n[0013] r-环境相对湿度，％；\n[0014] V-风速，km/h。\n[0015] 理论上，混凝土的塑性收缩除了主要与环境温度、湿度、风速以及混凝土表面温度等有关外，混凝土组成和配合比也对塑性收缩和开裂也会产生一定的影响，影响混凝土塑性收缩的混凝土配合比主要参数有混凝土用水量、水灰比等，需开展混凝土配制参数对码头面层混凝土塑性收缩影响的试验研究。目前，塑性收缩试验方法多采用平板进行试验。\n[0016] 码头面层混凝土干燥收缩与外部因素和内部因素有关。外部因素包括环境的温度、湿度(即混凝土结构的环境边界条件)和混凝土结构尺寸。在外部因素的作用下，随着时间的推移，一定组成的混凝土材料内部孔隙构成、内部温度场、湿度场、水分含量都会发生连续的变化，从而导致混凝土收缩值的变化。环境温度的提高和环境湿度的降低都会增大混凝土的收缩，原因在于环境温度的提高加速了胶凝材料的水化速率，提高了水化相的体积含量；伴随着环境湿度的降低，水化相的失水速率加快，更多的细孔失水，导致水化相收缩变形增大。混凝土的构件尺寸对收缩的影响实际上尺寸决定了环境温度和湿度对内部温度和湿度的影响程度，一般来说，大尺寸试件混凝土内部的温度和湿度变化受环境温度和湿度变化影响较小，码头面层混凝土暴露面积较大，受环境温度和湿度变化的影响较大。\n由于随着时间的推移，混凝土成熟度提高，大型结构中心混凝土湿度几乎没有降低，并不产生收缩。因此，在环境温度升高、湿度降低时，较大尺寸构件产生较小的收缩，但同时易导致混凝土收缩的不均匀分布，在混凝土内部产生自约束应力。\n[0017] 影响混凝土干燥收缩的内在因素是指混凝土的组成材料和配合比参数。为了提高码头面层混凝土抗裂性能，从混凝土材料本身的性能出发，减小混凝土干燥收缩变形是提高混凝土抗裂性能的最基本途径。对于码头面层混凝土，混凝土材料组成和配合比对混凝土收缩具有较大影响。干燥收缩是混凝土变形中最常规的一种变形，而干缩变形又是引起混凝土开裂的最常见的也是最主要的原因之一。影响混凝土的干燥收缩的因素很多，主要有水泥品种、掺合料、骨料含量、水灰比、周围环境湿度、温度及构件尺寸等，其中用水量是影响混凝土干燥收缩最基本和最重要的因素之一。需开展码头面层混凝土配制原料和配比参数对混凝土干燥收缩影响进行深入的研究。\n[0018] 码头面层混凝土施工工艺主要包括绑扎钢筋、支保护层垫块、安装预埋件和模板、浇筑混凝土、抹面、养护以及切缝和灌缝等，其中面层混凝土施工过程质量控制和切缝对控制面层混凝土裂缝具有重要作用，采用合适的浇筑方式和养护有利于控制混凝土裂缝的出现，适当释放变形所产生的应力将有利于减少开裂的可能性，是控制码头面层裂缝重要措施，应制定详尽码头面层混凝土施工质量控制办法。为控制码头面层混凝土质量，合理分缝，引导内应力释放，从而可以达到适当控制裂缝的目的。在码头面层混凝土施工中，切缝时间控制较难掌握，切缝时间过早对混凝土会产生损坏，切缝时间过迟，不能有效抑制裂缝扩展。\n[0019] 因此，有必要对码头面层混凝土配合比试验研究以及施工质量控制与切缝等施工工艺进行研究。开展码头面层裂缝防治研究是非常必要的，对提高码头工程质量具有十分重要意义。\n发明内容\n[0020] 本发明的目的在于提供一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法，以克服现有技术中的不足。本发明通过一系列的研究可知，码头面层混凝土的原材料的恰当选用以及合适的配比参数选择对混凝土的塑性收缩、干燥收缩以及力学性能等均产生重要影响，从而影响码头面层混凝土抗裂性。\n[0021] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：\n[0022] 本发明首先公开了一种码头面层抗裂混凝土，其原料包括如下重量配比的组分：\n[0023] 胶凝材料 300～360kg/m3；优选为340～360Kg/m3；\n[0024] 细骨料 670～760kg/m3；优选为700～750kg/m3；\n[0025] 粗骨料 1120～1210kg/m3；优选为1128～1180kg/m3；\n[0026] 减水剂 3～5kg/m3；\n[0027] 聚丙烯纤维 0.9～1.0kg/m3；\n[0028] 水 145～165kg/m3；\n[0029] 所述胶凝材料由硅酸盐水泥和粉煤灰组成，或由硅酸盐水泥和粒化高炉矿渣粉组成；以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占70～85％，粉煤灰占15～30％；或者所述硅酸盐水泥占70～80％，粒化高炉矿渣粉占20～30％。\n[0030] 优选的，以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占80～82％，粉煤灰占\n18～20％；或者所述硅酸盐水泥占72～76％，粒化高炉矿渣粉占24～28％。\n[0031] 上述原料各组分中的kg/m3代表以每立方米码头面层抗裂混凝土计，各组分所占的重量；\n[0032] 所述码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C25～C40；坍落度在70～120mm，1h坍落度损失小于10mm。\n[0033] 本发明的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土抗压强度测试结果为：28天抗压强度为30MPa～50MPa；按平板试验测得混凝土塑性收缩结果为无裂缝出现；测得180～6\n天干燥收缩小于400×10 ；测得28天劈拉强度为3.0MPa～4.0MPa，90天劈拉强度为\n4.0MPa～5.0MPa；测得混凝土90天弹性模量为30GPa～38GPa，弹性模量与强度比值小于\n600；混凝土具有较高的抗裂性。\n[0034] 较佳的，所述硅酸盐水泥选自强度等级为42.5的硅酸盐水泥或强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。本发明应选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不宜采用早强型水泥。水泥的强度等级应与混凝土设计强度等级相匹配。为控制混凝土的收缩，应尽可能选用碱含量低的水泥，水泥熟料中的C3A(铝酸三钙)的含量宜控制在10％以内。\n[0035] 其中，普通硅酸盐水泥采用上海万安企业总公司生产的42.5普通硅酸盐水泥，安定性合格，其力学性能指标如表1所示，其性能指标达到强度等级42.5普通硅酸盐水泥的质量标准。\n[0036] 表1 水泥的力学性能指标\n[0037] \n[0038] 较佳的，所述粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰；当采用I级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为20～30％；当采用II级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为15～25％。\n[0039] 其中，I级粉煤灰选自镇江产的I级粉煤灰，其7天和28天的活性指数分别为75％和90％，达到I级粉煤灰的质量标准。\n[0040] 较佳的，所述粒化高炉矿渣粉选自S95粒化高炉矿渣粉。本发明宜采用S95粒化高炉矿渣粉，不应采用细度很高的粒化高炉矿渣粉。当选用粒化高炉矿渣粉时，重量百分含量为20～30％。\n[0041] 其中，S95粒化高炉矿渣粉选自朱家桥的S95矿粉，其7天和28天的活性指数分别为78％和100％，达到S95矿粉的质量标准。\n[0042] 较佳的，所述细骨料应采用级配良好的河砂，且级配为细度模数为2.5～3.0的II区中砂，以河砂的总重量计，其含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％。河砂的级配应满足表2的级配范围。\n[0043] 表2 河砂的级配范围\n[0044] \n[0045] 较佳的，所述粗骨料选自5～31.5的连续级配的碎石，且以粗骨料的总重量计，其中的针片状粗骨料含量不宜大于7％，含泥量不宜大于1.0％。优选的，以粗骨料的总重量计，粗骨料中的含泥量小于0.6％，针片状粗骨料的含量小于7％。\n[0046] 本发明的粗骨料的最大粒径应不大于31.5mm，宜采用级配良好和弹性模量高的连续级配。\n[0047] 进一步的，所述5～31.5的连续级配的碎石的具体的级配满足表3级配范围。\n[0048] 表3 碎石的级配范围\n[0049] \n[0050] 表3中的“-”表示16.0mm和26.5mm的累计筛余量无要求。\n[0051] 较佳的，所述水采用城市自来水作为拌合水。\n[0052] 当在水泥中单掺粉煤灰或粒化高炉矿渣粉时，最佳水灰比区间宜为0.40～0.50。\n[0053] 较佳的，所述减水剂选自巴斯夫化学建材(中国)有限公司生产的SP-8CN高效减水剂。\n[0054] 本发明的减水剂为减小混凝土的用水量，配制混凝土应采用与水泥适应性良好的普通减水剂和高效减水剂，其性能指标满足有关规范要求。本发明的减水剂还可采用上海上海谐和建材公司生产的高效减水剂。\n[0055] 较佳的，所述聚丙烯纤维应选用比表面积大、分散性好的聚丙烯纤维，长度宜满足在混凝土中较高的分散性和抗裂性要求；所述聚丙烯纤维的长度为10mm～14mm，直径为\n16～20μm，可采用上海同济方舟特种建材有限公司的长坚牌聚丙烯纤维。所述聚丙烯纤维的性能指标如表4所示。\n[0056] 表4 聚丙烯纤维性能指标\n[0057] \n[0058] 本发明还提供了一种码头面层抗裂混凝土的制备方法，其制备工艺流程图如图1所示，包括如下步骤：\n[0059] 1)按照码头面层抗裂混凝土的原料配比称取各原料；\n[0060] 2)将各原料采用集中搅拌机搅拌混合均匀，获得混凝土混合料，其中搅拌时间不得少于90s；\n[0061] 上述搅拌时间不得少于90s以保证混凝土各原料混合的均匀性。\n[0062] 3)绑扎钢筋并支立侧模，在混凝土混合料浇筑入模前对预制板面板洒水进行润湿，浇筑入模后先人工对入模的面层混凝土混合料进行初步找平，再采用插入式振捣棒对初步找平后的混凝土混合料进行振捣；其中，振捣间距控制为400mm，且控制每个点的振捣时间小于15s；\n[0063] 上述振捣间距控制为400mm，严禁施工工程中用振捣棒赶振混凝土找平，控制每个点的振捣时间，宜小于15s，防止因过振造成石子下沉，同时保证振捣间距基本均匀。\n[0064] 4)将振捣后的混凝土混合料进行面层抹面，进行面层抹面时依次采用抹面机进行抹面、采用刮光机进行收面并结合两次人工光面进行光面施工，然后在混凝土混合料终凝前用刮光机进行最后一次收面，最后将混凝土的局部边角部位采用人工进行收面；\n[0065] 较佳的，进行面层抹面时，混凝土的上方搭设遮阳棚，以避免浇筑时阳光灼热暴晒。\n[0066] 5)抹面完成后且在混凝土终凝之前，采用路面压痕机进行压痕，面层混凝土的压痕深度不小于0.6mm，且压痕深度均匀，压痕痕迹平直，压痕时采用不锈钢方管作为靠尺，完成面层混凝土的浇筑；\n[0067] 6)面层混凝土浇筑完后并在混凝土初凝后立即进行覆盖并洒水养护；覆盖时由下而上依次采用一层土工布、一层塑料薄膜和第二层土工布进行覆盖；洒水养护的时间为\n14天以上；\n[0068] 面层混凝土浇筑完后进行覆盖以防止混凝土失水造成混凝土塑性收缩裂缝，抹面和压痕完成后表面应立即覆盖土工布进行养护，在混凝土初凝后应覆盖土工布洒水养护，面层混凝土养护时间应在14天以上。\n[0069] 7)当面层混凝土强度达到7～8MPa时进行切缝，切缝时相邻横缝的距离控制在\n3～5m，相邻纵缝的距离控制在4～6m，且面层混凝土所在的梁顶和板缝处均设置双道横缝，所述双道横缝的两缝距离控制为1.4～1.6m，每条缝的缝宽均控制在4～6mm，切缝后采用沥青进行灌缝，切缝并灌缝完成后并继续养护，获得所述码头面层抗裂混凝土；其中，面层混凝土切缝的时间如下：\n[0070] 当昼夜的平均温度为5℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的30～35h进行切缝；当昼夜的平均温度为10℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的24～30h进行切缝；当昼夜的平均温度为15℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的20～24h进行切缝；当昼夜的平均温度为20℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的18～20h进行切缝；当昼夜的平均温度为25℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的15～18h进行切缝；当昼夜的平均温度为30℃时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的12～15h进行切缝；\n[0071] 步骤7)中，灌缝前采用0.50MPa的压力水流或压缩空气清除缝中的砂石杂物。\n[0072] 上述制备方法所获得的码头面层抗裂混凝土的厚度为20～30cm。\n[0073] 本发明采用抗裂性混凝土和合适的施工工艺可有效控制码头面层混凝土裂缝，保证码头面层的观感、强度和耐久性。\n[0074] 本发明的码头面层抗裂混凝土的配合比设计原则为：\n[0075] (1)抗压强度\n[0076] 抗压强度是混凝土性能的基本指标。单独采用硅酸盐水泥时，可采用传统的鲍罗米公式进行计算。在硅酸盐水泥中掺入粉煤灰或矿渣粉等矿物掺合料时，混凝土水胶比的确定需通过实际的需求进行试配加以调整。\n[0077] (2)施工性能\n[0078] 需满足码头混凝土坍落度的要求，通过确定单位用水量和最佳砂率来满足混凝土施工坍落度要求。借助于高效减水剂的选择和使用，以降低混凝土用水量，满足混凝土施工性能及其他工作性要求。\n[0079] (3)耐久性\n[0080] 影响混凝土抗冻性、抗渗性和防止钢筋腐蚀的主要因素是它的渗透性，为获得耐久性良好的混凝土，混凝土应尽可能密实。为此，除了选择级配良好的骨料和精心施工保证混凝土充分捣实以及采用适当的养护方法保证水泥充分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最主要因素之一。\n[0081] (4)抗收缩开裂\n[0082] 减缩抗裂码头面层混凝土应控制最佳水灰比(水胶比)区间、矿物掺合料最佳替代掺量区间、临界骨料体积含量关键控制参数，通过满足三个定量参数范围，实现码头面层混凝土抗裂设计目的。对于码头常用强度等级混凝土(如C25～C40)，在满足混凝土强度要求的多种可选配比方案中，寻求满足最佳水灰比(即水胶比)区间和矿物掺合料最佳掺量区间要求的配比，可满足混凝土优化整体要求。\n[0083] 本发明的码头面层抗裂混凝土的原料配比控制原则：\n[0084] (1)最佳水灰比(水胶比)区间\n[0085] 混凝土干燥失水产生的毛细管张力是混凝土产生收缩的主要原因。混凝土收缩的大小和发展速度与其孔径大小、分布及孔隙结构密切相关。当水灰比(水胶比)较高时，水化相孔隙率大，湿扩散系数大，失水速度快，但失水时产生的毛细管张力小，表现为混凝土长期收缩变形较大。当水灰比(水胶比)较低时，水化相孔隙率小，孔径细，湿扩散系数小，失水速度慢，但失水产生的毛细管张力大，同样表现为长期收缩变形较大。同时，在用水量一定的情况下，水灰比(水胶比)较低时，混凝土的水泥(胶凝材料)用量较大，产生的水化产物的量较多，易于产生较大的收缩。此外，较低的水灰比的混凝土强度较高，混凝土的弹强比增大，从而增加码头面层混凝土开裂的危险。因此，存在最佳水灰比(水胶比)区间，使混凝土的收缩相对较小。\n[0086] 水灰比对混凝土长期干燥收缩变形和初龄期塑性收缩变形两方面产生影响，水灰比应按强度等级要求进行设计，不宜采用过低的水灰比。最佳的水灰比区间，优化水泥石的相组成和水化相的微观结构，使混凝土长期收缩小，并具有良好的初龄期抗裂性能。通过试验确定了码头面层混凝土水胶比，当单掺粉煤灰或矿粉时，最佳水胶比区间宜控制在\n0.40～0.50。\n[0087] (2)最小用水量原则\n[0088] 用水量增大可直接导致混凝土收缩的增加，应采用减水剂严格控制混凝土的用\n3\n水量和胶凝材料用量，混凝土的用水量宜控制在165kg/m 以下，胶凝材料的用量宜控制在\n3 3 3\n360kg/m 以下，宜控制在300kg/m ～360kg/m。\n[0089] (3)临界骨料体积含量\n[0090] 混凝土中骨料体积含量增大，有利于减少混凝土的收缩。混凝土中骨料体积含量由66％增大到70％时，混凝土干燥收缩显著减小。骨料体积含量高于68％时，混凝土的干燥收缩减小幅度将明显减小。以骨料体积含量为68％作为临界体积含量。\n[0091] (4)采用矿物掺合料和聚丙烯纤维\n[0092] 粉煤灰和粒化高炉矿渣粉掺合料对码头面层的抗裂性能具有一定的改善作用，掺入聚丙烯纤维可改善码头面层混凝土塑性收缩和提高混凝土抗拉强度，也可明显改善码头面层混凝土的抗裂性。采用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和聚丙烯纤维等技术措施可改善混凝土的性能。宜优先采用粉煤灰改善混凝土工作性和收缩性能，掺入一定量的粒化高炉矿渣粉对混凝土的性能也有一定改善作用，同时采用聚丙烯纤维提高混凝土抗塑性收缩的能力。\n[0093] 本发明的码头面层抗裂混凝土经试验研究可获得如下的结论：\n[0094] (1)环境温度、湿度、风速、混凝土的原料和相应的配比对混凝土塑性收缩产生重要影响。\n[0095] (2)水灰比(胶骨比和水泥浆量)对混凝土的塑性收缩产生较大的影响，塑性收缩的大小与水灰比存在一定的对应关系，存在某一临界值，当水灰比处于某一临界值，混凝土具有较大的塑性收缩。为控制混凝土的塑性收缩，掺入粉煤灰或粒化高炉矿渣粉配制的面层混凝土水胶比宜控制在0.40～0.50之间。\n[0096] (3)混凝土用水量也对混凝土的塑性收缩产生一定影响，在水灰比一定情况下，用水量较大的混凝土具有较大的塑性收缩。\n[0097] (4)掺入20％的粉煤灰对混凝土的塑性收缩的影响不大，与基准混凝土的塑性收缩相当。掺入30％的粒化高炉矿渣粉与基准混凝土的塑性收缩相当。\n[0098] (5)掺入聚丙烯纤维可大幅度地减小混凝土的塑性收缩，是控制和减小混凝土塑性收缩的有效途径。\n[0099] (6)混凝土的干燥收缩与外部环境温度、湿度和混凝土结构尺寸密切相关。混凝土的配比也对混凝土干燥收缩产生重要影响。\n[0100] (7)掺入20％的粉煤灰可减小混凝土的干燥收缩。掺入适量的特性粉煤灰可改善混凝土的工作性，同时也可减小混凝土的干燥收缩，是控制混凝土面层裂缝的一个重要措施。掺入粒化高炉矿渣粉对混凝土可适当减小混凝土的早期收缩，但对混凝土的长期收缩影响不大，随着粒化高炉矿渣粉掺量的增加，混凝土干燥收缩量呈增大趋势。\n[0101] (8)在水灰比一定的情况下，用水量对混凝土干燥收缩有很大影响，用水量较小的\n3\n混凝土具有较小的干燥收缩，用水量宜小于165kg/m。在用水量一定情况下，水灰比较大的混凝土具有较小的干燥收缩，单掺粉煤灰或粒化高炉矿渣粉时，最佳水胶比区间宜控制在\n0.40～0.50。胶凝材料用量也对混凝土干燥收缩产生一定影响，胶凝材料用量宜控制在\n3 3\n300kg/m ～360kg/m。\n[0102] (9)聚丙烯纤维可对混凝土早期收缩产生一定的影响，减小混凝土早期干燥收缩，但对混凝土的后期干燥收缩的影响不大。为有效地控制混凝土的干燥收缩，本发明掺入适量的粉煤灰或粒化高炉矿渣粉以及聚丙烯纤维。\n[0103] (10)进一步开展了码头面层混凝土抗压强度、弹性模量和劈拉强度等开裂参数的研究，并获得了码头面层混凝土的优化设计方法和施工方法。\n[0104] (11)梁顶与板缝位置是码头面层产生裂缝最主要部位，应在梁顶和板缝处设置切缝。本发明提出了码头面层混凝土施工工艺，进行了码头面层混凝土浇筑施工工艺和切缝方法的研究，提出了码头面层混凝土浇筑养护以及切缝等的施工质量控制方法。\n附图说明\n[0105] 图1码头面层抗裂混凝土的制备工艺流程图\n[0106] 图2洋山二期工程码头面层切缝平面布置图\n具体实施方式\n[0107] 下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。\n[0108] 实施例1\n[0109] 1、码头面层抗裂混凝土的制备：\n[0110] 码头面层抗裂混凝土的原料组分及其相应的配比如表1-1所示。其所采用的原料如下：水泥采用上海万安企业总公司生产的P.O42.5水泥；采用上海新宝粉煤灰厂生产的II级粉煤灰；采用上海同济方舟特种建材有限公司长坚牌生产的聚丙烯纤维，直径为\n18μm，长度为12mm，弹性模量为3500MPa；粗骨料采用5～31.5连续级配的碎石(以该连续级配的碎石的总重量计，其含泥量小于0.6％，针片状碎石含量小于7％)；细骨料采用细度模数大于2.6且小于3.0的河砂(以河砂的总重量计，其含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％)；外加剂减水剂采用巴斯夫化学建材(中国)有限公司生产的SP-8CN高效\n3\n减水剂；控制单方混凝土的用水量，用水量控制在165kg/m 以下；掺入Asota公司生产的防\n3 3\n裂聚丙烯纤维0.9kg/m ；胶凝材料用量小于360kg/m。\n[0111] 表1-1 码头面层抗裂混凝土的原料组分及其相应的配比\n[0112] \n[0113] 上述码头面层抗裂混凝土的制备方法为：\n[0114] 1)按照码头面层抗裂混凝土的原料配比称取各原料；\n[0115] 2)将各原料采用集中搅拌机搅拌混合均匀，获得混凝土混合料，其中搅拌时间不得少于90s；上述搅拌时间不得少于90s以保证混凝土各原料混合的均匀性。\n[0116] 3)绑扎钢筋并支立侧模，在混凝土混合料浇筑入模前对预制板面板洒水进行润湿，浇筑入模后先人工对入模的面层混凝土混合料进行初步找平，再采用插入式振捣棒对初步找平后的混凝土混合料进行振捣；其中，振捣间距控制为400mm，且控制每个点的振捣时间小于15s；上述振捣间距控制为400mm，严禁施工工程中用振捣棒赶振混凝土找平，控制每个点的振捣时间，宜小于15s，防止因过振造成石子下沉，同时保证振捣间距基本均匀。\n[0117] 4)将振捣后的混凝土混合料进行面层抹面，进行面层抹面时依次采用抹面机进行抹面、采用刮光机进行收面并结合两次人工光面进行光面施工，然后在混凝土混合料终凝前用刮光机进行最后一次收面，最后将混凝土的局部边角部位采用人工进行收面；上述进行面层抹面的过程中，混凝土混合料的上方搭设遮阳棚。\n[0118] 5)抹面完成后且在混凝土终凝之前，采用路面压痕机进行压痕，面层混凝土的压痕深度不小于0.6mm，且压痕深度均匀，压痕痕迹平直，压痕时采用不锈钢方管作为靠尺，完成面层混凝土的浇筑；\n[0119] 6)面层混凝土浇筑完后并在混凝土初凝后立即进行覆盖并洒水养护；覆盖时由下而上依次采用一层土工布、一层塑料薄膜和第二层土工布进行覆盖；洒水养护的时间为\n14天以上；面层混凝土浇筑完后进行覆盖以防止混凝土失水造成混凝土塑性收缩裂缝，抹面和压痕完成后表面应立即覆盖土工布进行养护，在混凝土初凝后应覆盖土工布洒水养护，面层混凝土养护时间应在14天以上。为避免浇筑时阳光灼热暴晒，在抹面时，应搭设遮阳棚，以减小混凝土水分蒸发。\n[0120] 7)当面层混凝土强度达到7～8MPa时进行切缝，切缝并灌缝完成后并继续养护，获得所述码头面层抗裂混凝土；其中，面层混凝土切缝的时间为抹面后的12～20小时进行切缝；切缝时相邻横缝的距离控制在3～5m，相邻纵缝的距离控制在4～6m，且面层混凝土所在的梁顶和板缝处均设置双道横缝，所述双道横缝的两缝距离控制为1.4～1.6m，每条缝的缝宽均控制在4～6mm，切缝后采用沥青对每条缝进行灌缝，灌缝前采用0.50MPa的压力水流或压缩空气清除缝中的砂石杂物。\n[0121] 经检测本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的厚度为20cm，强度等级达到C35，混凝土的坍落度为75mm，1h坍落度损失小于10mm。\n[0122] 本实施例的混凝土的塑性收缩试验按《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(中国工程院土木与水利与建筑学部工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组)推荐的《混凝土抗裂性试验-平板试件》的试验方法进行，试件的尺寸为600mm×600mm×63mm。按照规范要求加工制作的平板试模；干燥收缩、抗压强度以及劈拉强度试验均按《水运工程混凝土试验规程》(JTJ270-98)的有关规定进行。干燥收缩的试件尺寸为100mm×100mm×515mm，弹性模量试件的尺寸为100mm×100mm×300mm，抗压强度和劈拉强度试件的尺寸均为\n100mm×100mm×100mm。按照规范要求成型混凝土试件，拆模后进行标准养护，到规定龄期进行混凝土干燥收缩、抗压强度以及劈拉强度等方面的试验。\n[0123] 本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土坍落度为75mm；混凝土抗压强度测试结果为：28天抗压强度为45.5MPa；按平板试验测得混凝土塑性收缩结果-6\n为无裂缝出现；测得180天干燥收缩为350×10 ；测得28天劈拉强度为3.51MPa，90天劈拉强度为4.69MPa；测得混凝土90天弹性模量为31.8GPa，弹性模量与强度比值为527；混凝土具有较高的抗裂性。\n[0124] 2、采用本实施例的码头面层抗裂混凝土进行应用：\n[0125] 1)、工程概括：洋山深水港区二期工程1.4公里水工B标工程集装箱码头总长度为\n700m，共分9个分段，分段长度与码头结构分段长度一致，每段长度为78m(其中第六分段为\n2\n76m)，码头面宽37m，总计码头面面积为25900m。码头现浇面层混凝土设计平均厚度200mm，面层钢筋顶面的保护层和磨耗层总厚度为70mm。轨道间码头面层设双坡向排水，设圆形卸水孔2排。面层坡顶标高为8.14mm，坡底标高为8.10m。采用本实施例的码头面层抗裂混凝土进行施工，其施工工艺主要包括：支立侧模、钢筋绑扎、面层混凝土配合比设计、面层混凝土浇筑以及切缝、养护等。\n[0126] 2)、码头面层抗裂混凝土的切缝：面层的切缝分为横缝和纵缝，切缝的具体要求：\n[0127] ①纵缝\n[0128] 为保证码头整条纵缝的顺直，纵缝在码头整个结构段面层结束后进行切割，纵向缝位置布置在轨道内的施工缝处，切割缝深为40mm，缝宽为5mm。在切缝前进行放线校核，以确保缝的顺直。\n[0129] ②横缝\n[0130] 面层抹面结束后即用墨线弹出需切缝的位置，切缝顺序先切中部位置的缝，再向两侧延伸。每条面层横缝的间距为3.75m+1.5m×5+3.5m×18+3.75m，缝深为40mm，缝宽为\n5mm，梁顶和板缝处设置双缝横缝，具体每个分段面层的切缝位置见图2所示。分析洋山地区7～11月份以往的气象资料，码头面层施工期间的昼夜平均温度在20℃～37.5℃，切缝的时间可控制在12～20h。\n[0131] 对于条块之间的接缝，在控制边线的槽钢拆除后对毛边找边处理，用切割机将边线切割平顺，然后才进行相邻板块面层混凝土的浇筑。面层的切缝采用沥青材料进行灌缝处理。灌缝前清除缝内夹杂的砂石、凝结的水泥桨等，确保缝内部清洁。灌缝深度为20mm，其余深度在灌缝前用塑料垫条填满。\n[0132] 3)、应用效果如下：\n[0133] 通过对码头面层抗裂混凝土的原料组分和配比进行控制和施工质量进行控制，有效地减小了码头混凝土的收缩。在此基础上，根据面层强度发展和内应力的大小，严格控制切缝时间和位置，引导内应力释放，从而可以有效控制码头面层裂缝的出现。通过上述措施，洋山码头面层二期工程的裂缝得到有效控制，结果没有出现裂缝的现象。\n[0134] 实施例2\n[0135] 按照实施例1的制备方法制备本实施例的码头面层抗裂混凝土，其原料和配比如表2-1所示。\n[0136] 表2-1 码头面层抗裂混凝土的原料组分及其相应的配比\n[0137] \n[0138] 经检测本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C35，混凝土的坍落度为75mm，1h坍落度损失小于10mm。\n[0139] 本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土坍落度为75mm；混凝土抗压强度测试结果为：28天抗压强度为43.1MPa；按平板试验测得混凝土塑性收缩结果为无裂缝出现；测得180天干燥收缩为341×10-6；测得28天劈拉强度为3.46MPa，90天劈拉强度为4.52MPa；测得混凝土90天弹性模量为30.9GPa，弹性模量与强度比值为512；混凝土具有较高的抗裂性。\n[0140] 实施例3\n[0141] 按照实施例1的制备方法制备本实施例的码头面层抗裂混凝土，其原料和配比如表3-1所示。\n[0142] 表3-1 码头面层抗裂混凝土的原料组分及其相应的配比\n[0143] \n[0144] 经检测本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C35，混凝土的坍落度为75mm，1h坍落度损失小于10mm。\n[0145] 本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土坍落度为75mm；混凝土抗压强度测试结果为：28天抗压强度为46.5MPa；按平板试验测得混凝土塑性收缩结果-6\n为无裂缝出现；测得180天干燥收缩为385×10 ；测得28天劈拉强度为3.61MPa，90天劈拉强度为4.70MPa；测得混凝土90天弹性模量为33.3GPa，弹性模量与强度比值为571；混凝土具有较高的抗裂性。\n[0146] 实施例4\n[0147] 按照实施例1的制备方法制备本实施例的码头面层抗裂混凝土，其原料和配比如表3-1所示。\n[0148] 表3-1 码头面层抗裂混凝土的原料组分及其相应的配比\n[0149] \n[0150] 经检测本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C35，混凝土的坍落度为80mm，1h坍落度损失小于10mm。\n[0151] 本实施例获得的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土坍落度为80mm；混凝土抗压强度测试结果为：28天抗压强度为48.5MPa；按平板试验测得混凝土塑性收缩结果-6\n为无裂缝出现；测得180天干燥收缩为375×10 ；测得28天劈拉强度为3.65MPa，90天劈拉强度为4.72MPa；测得混凝土90天弹性模量为34.2GPa，弹性模量与强度比值为568；混凝土具有较高的抗裂性。