某原料碼頭鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估分析

陳大明

調(diào)查表明，建于華東沿海地區(qū)的海港碼頭，在未作任何防腐蝕處理的情況下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常在建成 6年 ～7年后就會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕劣化。業(yè)主或使用部門迫切希望通過對(duì)碼頭構(gòu)件、結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性檢測和評(píng)估，了解碼頭各部位、結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，從而為碼頭維護(hù)、維修、加固和改造提供可靠的依據(jù)[1]。

交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JTJ 302-2006港口水工建筑物檢測與評(píng)估技術(shù)規(guī)范的頒布為碼頭的檢測與評(píng)估提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1 工程概況

原料碼頭全長644.0 m，寬36.0m，為高樁梁板式碼頭，分7個(gè)區(qū)段 92個(gè)排架。自東向西，第一區(qū)段長度為 141.0 m，設(shè)19跨，20個(gè)排架。第二區(qū)段 ～第六區(qū)段長度均為 84.0m，各設(shè)11跨，12個(gè)排架。第七區(qū)段長度為 83.0m，設(shè) 11跨，12個(gè)排架。排架間距除最東側(cè)2個(gè)排架為8.0m外，其余排架間距均為7.0m。后方由引橋與陸域相連。上部結(jié)構(gòu)由縱橫梁和預(yù)制面板組成，縱、橫梁由斜向 φ558.8 mm×16 mm鋼聯(lián)桿連接。基礎(chǔ)采用φ1 219.2mm×14mm鋼管樁，每個(gè)排架6根(1號(hào)～4號(hào)排架為5根)，總樁數(shù)548根，樁長為65.0m～69.0m，其布置形式為江側(cè)和岸側(cè)各一對(duì)直樁，中間為一對(duì)叉樁。

2 檢測結(jié)果

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性

2.1.1 混凝土保護(hù)層厚度

對(duì)各類構(gòu)件分別抽取 2%且不少于 5個(gè)構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)層厚度檢測。根據(jù)現(xiàn)場檢測，部分縱梁、橫梁、樁帽保護(hù)層厚度偏低。縱梁抽檢 5組中2組偏低，最小值87mm;橫梁抽檢 5組中2組偏低，最小值85mm;樁帽抽檢6組中1組偏低，最小89mm;其余構(gòu)件保護(hù)層厚度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.1.2 混凝土碳化深度

對(duì)各類構(gòu)件分別抽取 2%且不少于 3個(gè)構(gòu)件進(jìn)行碳化深度檢測。根據(jù)現(xiàn)場檢測，面板碳化深度為3.0mm～5.0mm，縱梁碳化深度為1.0mm～5.0mm，橫梁碳化深度為1.5mm～5.5mm，樁帽碳化深度為1.0mm～5.0mm，靠船構(gòu)件碳化深度為1.5mm～5.0mm。同混凝土強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，縱梁、橫梁、樁帽等構(gòu)件的混凝土碳化深度也體現(xiàn)出一定的離散性。

2.1.3 鋼筋銹蝕電位

抽檢的各類構(gòu)件鋼筋腐蝕電位均正向大于-200mV，銹蝕概率小于 10%。對(duì)試驗(yàn)過程中鑿開的鋼筋進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部鋼筋未發(fā)生銹蝕，結(jié)合電位檢測結(jié)果可以判斷，完好構(gòu)件內(nèi)部鋼筋狀態(tài)良好。

對(duì)于表面開裂的構(gòu)件在進(jìn)行取芯驗(yàn)證裂縫深度時(shí)截取了內(nèi)部鋼筋，發(fā)現(xiàn)開裂構(gòu)件內(nèi)部鋼筋均完好，基本未發(fā)生銹蝕。對(duì)于表面露筋的構(gòu)件，對(duì)不同類型的構(gòu)件外露鋼筋的斷面損失率分別進(jìn)行了抽測，測試結(jié)果見表 1。

表1 露筋構(gòu)件外露鋼筋斷面損失率檢測結(jié)果

2.2 鋼結(jié)構(gòu)耐久性

2.2.1 鋼板厚度

鋼板厚度的檢測按水上區(qū)和水下區(qū)分別進(jìn)行抽樣，水上區(qū)抽檢比例為 20%，水下區(qū)抽檢比例為 5%。共抽檢鋼聯(lián)桿 35組、鋼管樁水上部分 110組、鋼管樁水下部分 28組，根據(jù)現(xiàn)場檢測，各構(gòu)件鋼板腐蝕速率較小，說明鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)良好。

2.2.2 涂層厚度

涂層厚度的抽樣原則與鋼板厚度的抽檢原則一致，共抽檢鋼聯(lián)桿 35組、鋼管樁水上部分 110組、鋼管樁水下部分 28組，根據(jù)現(xiàn)場檢測，鋼聯(lián)桿外觀完好處的涂層厚度基本滿足原設(shè)計(jì)要求，鋼管樁涂層厚度雖無資料可查，但對(duì)比 2006年檢測結(jié)果，本次重復(fù)測量的樁位涂層厚度基本與上次實(shí)測值一致。

2.2.3 鋼管樁保護(hù)電位

根據(jù)JTS 153-3-2007海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范規(guī)定，采用海水氯化銀電極測量時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)在-780mV～-1 050mV范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場檢測，斷電前的保護(hù)電位實(shí)測值比斷電后稍高，測試值均在正常范圍內(nèi)。

3 結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估

結(jié)構(gòu)耐久性按剩余使用壽命計(jì)算結(jié)果和外觀劣化度的檢測結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估

不同于內(nèi)河碼頭主要受碳化侵蝕作用，由于原料碼頭處于長江入海口，受海水倒灌影響，構(gòu)件還受到一定氯離子侵蝕作用，因此，對(duì)既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的剩余壽命分別按碳化侵蝕模型和氯離子擴(kuò)散模型進(jìn)行預(yù)測。本文根據(jù)碳化深度模型以及氯離子擴(kuò)散模型和理論計(jì)算得出各類構(gòu)件的剩余壽命，碳化侵蝕模型剩余壽命計(jì)算結(jié)果見表 2;氯離子擴(kuò)散模型剩余壽命計(jì)算結(jié)果見表3。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估

鋼結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求見表 4。

表2 碳化侵蝕模型剩余壽命計(jì)算結(jié)果 年

表3 氯離子擴(kuò)散模型剩余壽命計(jì)算結(jié)果 年

表4 鋼結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求

本文根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)耐久性檢測結(jié)果，參照表 4可將鋼結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)為A級(jí)。

3.3 防腐蝕措施評(píng)估

3.3.1 外加電流陰極保護(hù)效果評(píng)估

外加電流陰極保護(hù)效果評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求見表 5。

表5 外加電流陰極保護(hù)效果評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求

本文根據(jù)鋼管樁保護(hù)電位檢測結(jié)果，參照表 5可將外加電流陰極保護(hù)效果評(píng)為A級(jí)。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)涂層劣化評(píng)估

鋼結(jié)構(gòu)涂層劣化評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求見表 6。

表6 鋼結(jié)構(gòu)涂層劣化評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求

本文根據(jù)涂層厚度檢測結(jié)果，參照表 6可將鋼管樁涂層劣化評(píng)為A級(jí)，將鋼聯(lián)桿涂層劣化評(píng)為C級(jí)。

4 結(jié)語

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、鋼結(jié)構(gòu)耐久性、鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施的評(píng)估結(jié)果，碼頭主要混凝土構(gòu)件剩余壽命均大于 30年;碼頭主要混凝土構(gòu)件外觀劣化度大部分評(píng)為 A級(jí)，少數(shù)構(gòu)件評(píng)為 B級(jí)，極少數(shù)構(gòu)件評(píng)為C級(jí);鋼結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)為A級(jí)，外加電流陰極保護(hù)效果評(píng)為A級(jí)，鋼管樁涂層劣化評(píng)為A級(jí)，鋼聯(lián)桿涂層劣化評(píng)為C級(jí)，綜合以上情況將碼頭結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)為B級(jí)。

[1] 李 俊，翁友法.某電廠煤碼頭的耐久性評(píng)估[J].港工技術(shù)與管理，2008(1):34-37.

[2] JTJ 302-2006，港口水工建筑物檢測與評(píng)估技術(shù)規(guī)范[S].