水工碼頭結構病害機理及其對策的思考

吳小宇

（廣州打撈局 廣州 510260）

引言

鋼筋混凝土是我國水工碼頭結構的最重要形式。鋼筋混凝土會受到很多因素的影響，與此同時也造成了對水工碼頭結構的影響，使其仍在使用期限內就出現了損壞的問題。為了能夠有效的解決這種現象，我們要能夠找到病害的機理，并及時解決問題，來保障水工碼頭結構的質量。

1 水工碼頭結構病害機理

最為水工碼頭結構的最重要的形式，鋼筋混凝土一旦出現病害問題，將對整個工程的質量以及使用年限造成極大的傷害，如果不能及時加以維護與處理，導致問題越來越嚴重，會對人們的生產與生活安全問題帶來極大的威脅。

1.1 鋼筋裸露

鋼筋裸露主要指在混凝土結構中，大量的鋼筋裸露在外的情況。導致這種問題出現的原因，主要是墊塊在進行混凝土澆筑的過程中發生了位移的現象，鋼筋緊貼著模板，混凝土的保護層無法達到保護鋼筋的厚度。除此之外，混凝土本身的濕潤程度不足或者作為保護層的混凝土在搗實過程中不夠嚴密，也容易使鋼筋裸露在外，對水工碼頭結構造成了不利的影響。

1.2 混凝土蜂窩問題

由于在進行混凝土的混合與攪拌時，使用的材料比例不合理，在混凝土凝固后，在混凝土表面或者其內部結構中出現了形狀類似與蜂窩的窟窿。這種狀態下的混凝土大多質地疏松，質量上有嚴重的問題，不利于水工碼頭結構的建設工作。

1.3 產生裂縫

影響碼頭鋼筋混凝土結構的因素有很多，造成碼頭結構出現裂縫的原因也就相對較多。第一種為非結構裂縫。這種裂縫是指混凝土自身無法無法承受其變形以及外界環境影響的非負重性變形等產生的適應環境的裂縫。短期內這種裂縫不會對整體結構產生影響，但如果長期得不到處理會嚴重減弱結構的耐久性與承載能力，同時還會影響整體結構的美觀。造成這種裂縫的原因有兩個。第一是材料的原因[1]。混凝土在凝固時發生收縮，在配筋較多的地方混凝土應=因無法承受過大的拉力而開裂；同時，在碼頭這樣水分充足的地方，混凝土中的堿骨料容易與水泥發生反應，產生一種有巨大膨脹力度的膠體，而混凝土對膠體造成了限制，隨著膠體的膨脹混凝土也發生了相應的開裂與剝落。第二種是由于施工不當引起的，在施工中出現的材料配比不合理、攪拌時間不合理等情況使混凝土出現的裂縫，影響了水工碼頭的整體結構。第二種是結構裂縫。這種裂縫是因為外部的荷載能力加重而引起的。混凝土的裂縫會使內部鋼筋出現銹蝕的問題，會影響到水工碼頭的內部結構（如圖1）。

1.4 其他影響因素

在實際的運用中，鋼筋混凝土還會受到其他客觀因素的影響，例如，當鋼筋混凝土與一些腐蝕性較強的物質時，會對鋼筋混凝土造成嚴重的影響。而又有很多因素導致這些危害的產生，其中有幾點很關鍵的因素，需要引起人們注意。第一，鋼筋混凝土中，水泥的含量較高，堿性物質的含量較高。通過具體的實踐研究我們可以看出，水化物之中的酸堿中和指數在12～13的范圍內，但是相較于這一范圍來說，鋼筋混凝土自身的堿性度較高，因此，在鋼筋混凝土的表面會形成較厚的氧化膜，為了防止腐蝕，氧化膜不斷進行著鈍化反應。而與此同時，由于處于碼頭位置，鋼筋表面存在大量的水分，會使鋼筋發生陰極反應。鋼筋出現電位差或者出現了陰性與陽性不同的關系，就會破壞氧化膜的存在。

圖1 裂縫銹蝕

2 防范水工碼頭結構病理危害的措施

2.1 做好前期準備工作

要以充分考慮到鋼筋混凝土最大的受力程度為基礎，才能保證施工中的鋼筋混凝土有超強的強度。在進行水工碼頭結構建設時，要將鋼筋混凝土的結構材質與水工碼頭的結構強度綜合在一起進行分析與設計。可以通過測試的方式，檢查水工碼頭的強度。可以借助鋼筋混凝土承受重力的情況進行水工碼頭的自重測試，如果測試結果超出設計所想，則要及時調整并改進結構。在水工碼頭的施工建設中，一定要始終注意工程的整體質量，對每一個施工環節都嚴格要求，從根本上減少水工碼頭病理的產生以及帶來的危害。

2.2 減少鋼筋裸露情況

由于混凝土的結構與前期澆灌工作的不足，使鋼筋出現大量裸露在外的想象，為了避免這種情況的出現，需要嚴格注意混凝土的澆筑工序，并在澆筑前，嚴格檢查鋼筋的保護層進行檢查，及時發現鋼筋發生位移的情況，及時調整位置，并保證保護層的厚度能夠很好的起到保護鋼筋的作用[2]。

2.3 防治混凝土出現裂縫

混凝土的裂縫一般出現在受力較大的位置，也就是設計的控制截面。要防治鋼筋混凝土出現裂縫，要從不同方面考慮解決問題的辦法。①在進行鋼筋混凝土的施工過程中，要注意混凝土內部及外部溫度的變化情況，并進行有效的控制，同時可以為了調節溫度使用合適的添加劑。②在進行大型的混凝土澆筑工程中，要嚴格注意澆筑設計的合理性并且減少其因水熱情況造成的裂縫現象。

2.4 碳纖維加固工作

進行碳纖維加固工作，要根據具體情況而定，當開裂破損程度低于鋼筋混凝土本身強度指標時，則不需要進行加固工作，但是一定出現嚴重的問題，要及時進行碳纖維加固工作。碳纖維加固工具大概有三種：①高強度碳纖維布；②中等強度碳纖維布；③高模量碳纖維布，在使用中，中強度的碳纖維布屬于最常用的、使用最為廣泛的一種。需要修補的情況可能是多種多樣的，因此，在進行修補與加固工作前，要進行合理的選擇。對于已有較強的初應能力的量可以選用高強度碳纖維布，使碳纖維以及梁可以達到設計所需要的強度；而對于跨度較大的梁，可以使用高強度的碳纖維例如玻璃纖維來進行加固工作。根據梁的不同，選擇不同的加固工具，避免因選擇失誤出現的浪費情況，使水工碼頭的修復與加固工作達到最經濟化的效果。

2.5 混凝土的維修工作

對于混凝土的維修工作，可根據損壞程度的不同，分為三種維修方式。第一種，針對混凝土大面積脫落以及鋼筋大面積裸露在外的情況，需要將鋼筋保護層上的混凝土整塊的大面積鑿除，在鋼筋裸露及發生銹蝕的地方，應鑿除混凝土直至漏出銹蝕的鋼筋部分，將并未發生嚴重銹蝕反應的鋼筋表面的腐浮銹去除，針對嚴重銹蝕的鋼筋或者已經斷裂的鋼筋應該及時焊補，同時，用淡水沖洗的方式去除鋼筋混凝土表面的鹽分。可以在混凝土的修復層內涂抹JVS聚合物水泥砂漿，根據混凝土缺少的厚度確定每層的涂抹厚度，每一層砂漿凝固后再進行下一層砂漿的涂抹工作，確保砂漿可以填補整個漏洞。修補所用的JVS聚合物水泥砂漿一定要滿足各項指標，如表1。

表1 JVS聚合物水泥砂漿主要指標

第二類修補是針對相對較小的裂縫，并根據裂縫的大小，選擇不同的修補方式。第一種是針對裂縫厚度小于0.2mm的情況。可以使用結構膠進行表面的修補；對于裂縫厚度在0.2～1mm之間的裂縫，可以先沿著裂縫鑿除一個槽口，并對混凝土內部進行清洗后，用結構膠進行修補（見表 2）。

表2 K-801結構膠主要指標

第三類修補是針對蜂窩、破損以及前面提到的鋼筋裸露等情況，首先需要將劣質的松散混凝土去除，并用清水進行清洗，隨后可以用JVS聚合物水泥砂漿完成相應的填補工作[3]。除此之外要考慮對橫梁進行修補的工作。相比之下，橫梁的損壞較輕，部分橫梁也會在主鋼筋方向出現較長的裂縫，針對這種情況，可以與修補主梁一樣采用JVS聚合物水泥砂漿填補的方式。

3 結論

在水工碼頭的建設中，要注意到病害機理的問題，才能夠找到合適的解決對策。各部門工作人員要及時發現問題，并且能夠從根源上解決問題，減少水工碼頭建設過程中問題的發生。

[1]王鑫.碼頭水工結構病害機理及防范對策探討[J].黑龍江科技信息，2015，04：158.

[2]陸敏，顧祥奎，王曉暉.洋山四期碼頭水工結構設計要點[J].水運工程，2016，09：134～139.

[3]齊岳，楊玉森，李剛.曹妃甸華能煤碼頭工程水工結構方案[J].中國港灣建設，2016，36：44～48.