高樁碼頭耐久性檢測(cè)方式研究

韓煒

摘要：當(dāng)前，高樁碼頭鋼筋混凝土構(gòu)件主要被應(yīng)用在海洋環(huán)境之下，由于受到水氣以及鹽分等方面因素的影響，使得高樁碼頭鋼筋混凝土構(gòu)件很容易遭到破壞，為此對(duì)高樁碼頭耐久性檢測(cè)極為重要。文章為了能夠使得碼頭結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固更加有效，對(duì)高樁碼頭的耐久性問題進(jìn)行了闡述，同時(shí)也對(duì)高樁碼頭耐久性的影響因素進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭；鋼筋混凝土構(gòu)件；耐久性；檢測(cè)方式；碼頭結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U656 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0111-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.055

高樁式是一種重要的碼頭結(jié)構(gòu)形式，該種結(jié)構(gòu)形式的耐久性和對(duì)超載與工藝的變化適應(yīng)能力不強(qiáng)，同時(shí)在改擴(kuò)建過程中也會(huì)遇到一定的技術(shù)方面的困難。對(duì)當(dāng)前高樁碼頭狀態(tài)展開檢測(cè)與評(píng)估的最為有效的方法在于更改與擴(kuò)建技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)現(xiàn)有的高樁碼頭狀態(tài)展開相應(yīng)的檢測(cè)評(píng)估通常包括以下方面，即對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的檢測(cè)、承載力的評(píng)估以及繼續(xù)使用壽命的預(yù)測(cè)等。但是從我國目前對(duì)高樁碼頭檢測(cè)評(píng)估方面看，并沒有形成成熟的體系，還嚴(yán)重缺少有效的耐久性檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，這給高樁碼頭耐久性檢測(cè)工作的實(shí)施帶來了壓力，因此找出有效的高樁碼頭耐久性檢測(cè)方式已經(jīng)成為重要任務(wù)。

1 對(duì)碼頭耐久性問題的研究

立足于目前我國碼頭應(yīng)用現(xiàn)狀，碼頭的應(yīng)用年限出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，甚至一部分碼頭在建成以后便出現(xiàn)了破損問題。如今，碼頭結(jié)構(gòu)耐久性問題已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，國內(nèi)外在港口方面的研究數(shù)量也逐漸增加，同時(shí)在碼頭結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和評(píng)估方面也取得了一定成果。在實(shí)施耐久性評(píng)估工作期間，工作人員需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及所處環(huán)境等方面的因素進(jìn)行充分的考慮，并且對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用壽命也進(jìn)行了相應(yīng)的分析與預(yù)測(cè)，最終為碼頭結(jié)構(gòu)耐久性的評(píng)估、維修以及加固工作的實(shí)施提供了相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

依據(jù)一般的混凝土耐久性理論方法，可將碼頭的應(yīng)用壽命分為三個(gè)重要階段：第一個(gè)階段為腐蝕誘導(dǎo)階段，該階段主要從碼頭建成至鋼筋鈍化膜破壞所需要時(shí)間；第二個(gè)階段為腐蝕破壞階段，該階段的鋼筋遭受到了嚴(yán)重的銹蝕，致使構(gòu)件在所需要的時(shí)間內(nèi)無法安全使用；第三個(gè)階段為腐蝕階段。通常，腐蝕階段與腐蝕破壞階段對(duì)于腐蝕誘導(dǎo)階段較短，因此整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用壽命很大一部分都處于腐蝕誘導(dǎo)階段。如果施工后出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)倒塌破壞現(xiàn)象，必將給生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失，因此結(jié)構(gòu)使用壽命終止不僅指結(jié)構(gòu)的刀塔，同時(shí)還將結(jié)構(gòu)達(dá)到某種不能承受極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)失效的標(biāo)志所在。而混凝土結(jié)構(gòu)壽命則能夠?qū)⒛途眯詷O限特征劃分為不同的階段，在以上三個(gè)階段中，耐久壽命是其中任意一階段的重要點(diǎn)。

眾所周知，碼頭結(jié)構(gòu)物的尺寸比較大，并且一直在外界環(huán)境中暴露，這便很容易受到自然災(zāi)害的影響，常常出現(xiàn)一些損壞的現(xiàn)象，一旦損壞修復(fù)工作便十分麻煩，維護(hù)部門需要常年投入大量的人力、物力以及資金維持，造成一定程度上浪費(fèi)。因此，對(duì)碼頭工程中混凝土耐久性問題的研究，找出有效提升耐久性問題的方法極為重要。

2 影響高樁碼頭耐久性的因素

高樁碼頭耐久性影響因素有很多。由于港口工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物長(zhǎng)時(shí)間處在復(fù)雜自然的環(huán)境條件下，碼頭結(jié)構(gòu)整體耐久性極有可能受到氣溫、水環(huán)境等方面因素的影響，最終給碼頭結(jié)構(gòu)留下了一定的安全隱患。實(shí)際上，高樁碼頭結(jié)構(gòu)的耐久性受到混凝土凍融劣化作用、侵蝕性化學(xué)物質(zhì)腐蝕以及混凝土碳化作用等方面因素影響較為明顯。

2.1 混凝土材料因素的影響

和陸地上混凝土結(jié)構(gòu)相比，碼頭需要長(zhǎng)時(shí)間的與水接觸，因此會(huì)受到C1-的影響?；炷林型ǔ４嬖谥┕ひ蛩厮l(fā)的空洞空隙以及混凝土結(jié)構(gòu)的空隙滲透，而混凝土在C1-腐蝕作用的影響下，會(huì)導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致出現(xiàn)體積膨脹問題。這與吳鋒、龐丹丹、張章等在《高樁碼頭運(yùn)營(yíng)期耐久性模糊評(píng)估方法》一文中有著極為相似的觀點(diǎn)。在鋼筋銹蝕體積膨脹的條件之下，混凝土的保護(hù)層將會(huì)遭到一定程度的破壞，例如混凝土保護(hù)層出現(xiàn)開裂、脫落等問題，這就會(huì)加快鋼筋的腐蝕速度，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)遭到完全破壞。

高樁碼頭耐久性檢測(cè)期間，研究了混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)，檢測(cè)中采用混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀對(duì)引橋面板、引橋縱梁、引橋下橫梁、93年碼頭面板、93年碼頭下橫梁和99年碼頭的面板進(jìn)行了氯離子擴(kuò)散系數(shù)檢測(cè)。

2.2 溫度因素的影響

我國華北與東北地區(qū)的港口，到了冬季其氣溫通常在0℃以下，其結(jié)構(gòu)受到混凝土凍融裂化作用的影響較為嚴(yán)重。如果環(huán)境溫度達(dá)到了冰點(diǎn)以下，那么此時(shí)混凝土空隙中的水會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，這便會(huì)導(dǎo)致混凝土的體積膨脹，形成一定的壓力。其壓力達(dá)到一定程度的時(shí)候，混凝土便會(huì)遭到一定破壞。高樁碼頭的中混凝土孔隙結(jié)構(gòu)與含氣量對(duì)其抗凍性起到了決定性作用。通過驗(yàn)證，孔隙越少、越小，那么所承受的凍融劣化作用便會(huì)越小。

2.3 其他影響因素

除了以上影響因素以外，混凝土抗凍性的影響因素還包括混凝土的飽和度、水灰比、齡期與集料的空隙率與含水率等。碼頭遭受凍融劣化后，表現(xiàn)出的最為顯著的特征便是混凝土酥松、剝落與鼓起等，甚至嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象等。

3 高樁碼頭結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)探究

對(duì)高樁碼頭耐久性的檢測(cè)，通常需要對(duì)構(gòu)件的外觀進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的整體變形和變位進(jìn)行測(cè)量、觀測(cè)鋼筋混凝土各項(xiàng)性能參數(shù)等。而構(gòu)件的外觀檢查通常需要實(shí)施水上構(gòu)件與水下構(gòu)件的外管檢查工作；在鋼筋混凝土各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)中，具體需要檢測(cè)混凝土強(qiáng)度、混凝土彈性模量以及混凝土碳化深度、C1-含量的分布情況等。

高樁碼頭檢測(cè)期間，通常需要對(duì)碳化深度、銹脹開裂以及裂縫寬度等各個(gè)方面進(jìn)行觀測(cè)。其中碳化深度能夠?qū)炷撂炕潭扰c何時(shí)失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用充分的反映出來，這便導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)了銹蝕問題。通過對(duì)實(shí)際工程調(diào)查表明，混凝土碳化深度達(dá)到鋼筋表面還無法成為鋼筋銹蝕的充分條件，可是作為容易測(cè)量的項(xiàng)目，并且擁有直觀的指標(biāo)，對(duì)于衡量碼頭結(jié)構(gòu)健康程度而言，碳化深度具有極為重要的意義。而銹脹開裂主要指受到鋼筋銹蝕膨脹的影響，混凝土的表面會(huì)出現(xiàn)沿著鋼筋銹脹出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。曾有學(xué)者認(rèn)為，混凝土中的鋼筋銹蝕使得混凝土出現(xiàn)縱裂以后，鋼筋銹蝕的速度便會(huì)快速提升，為此可以將這一界限作為給結(jié)構(gòu)帶來威脅的一大因素，因此工作人員需要根據(jù)該征兆做好維護(hù)加固工作。結(jié)構(gòu)的承載力能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的使用狀況以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的健康情況最為直觀地反映出來。承載力壽命理論主要對(duì)鋼筋銹蝕等方面所引起的抗力退化情況充分考慮。