高樁碼頭耐久性檢測方式研究

韓煒

摘要：當前，高樁碼頭鋼筋混凝土構(gòu)件主要被應用在海洋環(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，為此對高樁碼頭耐久性檢測極為重要。文章為了能夠使得碼頭結(jié)構(gòu)維護與加固更加有效，對高樁碼頭的耐久性問題進行了闡述，同時也對高樁碼頭耐久性的影響因素進行了研究。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭；鋼筋混凝土構(gòu)件；耐久性；檢測方式；碼頭結(jié)構(gòu) 文獻標識碼：A

中圖分類號：U656 文章編號：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)形式的耐久性和對超載與工藝的變化適應能力不強，同時在改擴建過程中也會遇到一定的技術(shù)方面的困難。對當前高樁碼頭狀態(tài)展開檢測與評估的最為有效的方法在于更改與擴建技術(shù)的應用。對現(xiàn)有的高樁碼頭狀態(tài)展開相應的檢測評估通常包括以下方面，即對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的檢測、承載力的評估以及繼續(xù)使用壽命的預測等。但是從我國目前對高樁碼頭檢測評估方面看，并沒有形成成熟的體系，還嚴重缺少有效的耐久性檢測方法進行檢測，這給高樁碼頭耐久性檢測工作的實施帶來了壓力，因此找出有效的高樁碼頭耐久性檢測方式已經(jīng)成為重要任務。

1 對碼頭耐久性問題的研究

立足于目前我國碼頭應用現(xiàn)狀，碼頭的應用年限出現(xiàn)了下降的趨勢，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，同時在碼頭結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計和評估方面也取得了一定成果。在實施耐久性評估工作期間，工作人員需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計以及所處環(huán)境等方面的因素進行充分的考慮，并且對結(jié)構(gòu)的應用壽命也進行了相應的分析與預測，最終為碼頭結(jié)構(gòu)耐久性的評估、維修以及加固工作的實施提供了相應的科學依據(jù)。

依據(jù)一般的混凝土耐久性理論方法，可將碼頭的應用壽命分為三個重要階段：第一個階段為腐蝕誘導階段，該階段主要從碼頭建成至鋼筋鈍化膜破壞所需要時間；第二個階段為腐蝕破壞階段，該階段的鋼筋遭受到了嚴重的銹蝕，致使構(gòu)件在所需要的時間內(nèi)無法安全使用；第三個階段為腐蝕階段。通常，腐蝕階段與腐蝕破壞階段對于腐蝕誘導階段較短，因此整個混凝土結(jié)構(gòu)應用壽命很大一部分都處于腐蝕誘導階段。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，同時還將結(jié)構(gòu)達到某種不能承受極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)失效的標志所在。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，在以上三個階段中，耐久壽命是其中任意一階段的重要點。

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害的影響，常常出現(xiàn)一些損壞的現(xiàn)象，一旦損壞修復工作便十分麻煩，維護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。因此，對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)物長時間處在復雜自然的環(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，碼頭需要長時間的與水接觸，因此會受到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，會導致鋼筋出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，最終導致出現(xiàn)體積膨脹問題。這與吳鋒、龐丹丹、張章等在《高樁碼頭運營期耐久性模糊評估方法》一文中有著極為相似的觀點。在鋼筋銹蝕體積膨脹的條件之下，混凝土的保護層將會遭到一定程度的破壞，例如混凝土保護層出現(xiàn)開裂、脫落等問題，這就會加快鋼筋的腐蝕速度，導致其結(jié)構(gòu)遭到完全破壞。

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

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重。如果環(huán)境溫度達到了冰點以下，那么此時混凝土空隙中的水會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，這便會導致混凝土的體積膨脹，形成一定的壓力。其壓力達到一定程度的時候，混凝土便會遭到一定破壞。高樁碼頭的中混凝土孔隙結(jié)構(gòu)與含氣量對其抗凍性起到了決定性作用。通過驗證，孔隙越少、越小，那么所承受的凍融劣化作用便會越小。

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，甚至嚴重的時候會導致混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象等。

3 高樁碼頭結(jié)構(gòu)耐久性檢測探究

對高樁碼頭耐久性的檢測，通常需要對構(gòu)件的外觀進行嚴格檢查，對碼頭結(jié)構(gòu)的整體變形和變位進行測量、觀測鋼筋混凝土各項性能參數(shù)等。而構(gòu)件的外觀檢查通常需要實施水上構(gòu)件與水下構(gòu)件的外管檢查工作；在鋼筋混凝土各項性能參數(shù)進行觀測中，具體需要檢測混凝土強度、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。

高樁碼頭檢測期間，通常需要對碳化深度、銹脹開裂以及裂縫寬度等各個方面進行觀測。其中碳化深度能夠?qū)炷撂炕潭扰c何時失去對鋼筋的保護作用充分的反映出來，這便導致鋼筋出現(xiàn)了銹蝕問題。通過對實際工程調(diào)查表明，混凝土碳化深度達到鋼筋表面還無法成為鋼筋銹蝕的充分條件，可是作為容易測量的項目，并且擁有直觀的指標，對于衡量碼頭結(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，混凝土的表面會出現(xiàn)沿著鋼筋銹脹出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。曾有學者認為，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鋼筋銹蝕等方面所引起的抗力退化情況充分考慮。