水工码头结构病害机理及其对策的思考

2018-03-29吴小宇

建材与装饰 2018年10期

吴小宇

（广州打捞局广州 510260）

引言

钢筋混凝土是我国水工码头结构的最重要形式。钢筋混凝土会受到很多因素的影响，与此同时也造成了对水工码头结构的影响，使其仍在使用期限内就出现了损坏的问题。为了能够有效的解决这种现象，我们要能够找到病害的机理，并及时解决问题，来保障水工码头结构的质量。

1 水工码头结构病害机理

最为水工码头结构的最重要的形式，钢筋混凝土一旦出现病害问题，将对整个工程的质量以及使用年限造成极大的伤害，如果不能及时加以维护与处理，导致问题越来越严重，会对人们的生产与生活安全问题带来极大的威胁。

1.1 钢筋裸露

钢筋裸露主要指在混凝土结构中，大量的钢筋裸露在外的情况。导致这种问题出现的原因，主要是垫块在进行混凝土浇筑的过程中发生了位移的现象，钢筋紧贴着模板，混凝土的保护层无法达到保护钢筋的厚度。除此之外，混凝土本身的湿润程度不足或者作为保护层的混凝土在捣实过程中不够严密，也容易使钢筋裸露在外，对水工码头结构造成了不利的影响。

1.2 混凝土蜂窝问题

由于在进行混凝土的混合与搅拌时，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内部结构中出现了形状类似与蜂窝的窟窿。这种状态下的混凝土大多质地疏松，质量上有严重的问题，不利于水工码头结构的建设工作。

1.3 产生裂缝

影响码头钢筋混凝土结构的因素有很多，造成码头结构出现裂缝的原因也就相对较多。第一种为非结构裂缝。这种裂缝是指混凝土自身无法无法承受其变形以及外界环境影响的非负重性变形等产生的适应环境的裂缝。短期内这种裂缝不会对整体结构产生影响，但如果长期得不到处理会严重减弱结构的耐久性与承载能力，同时还会影响整体结构的美观。造成这种裂缝的原因有两个。第一是材料的原因[1]。混凝土在凝固时发生收缩，在配筋较多的地方混凝土应=因无法承受过大的拉力而开裂；同时，在码头这样水分充足的地方，混凝土中的碱骨料容易与水泥发生反应，产生一种有巨大膨胀力度的胶体，而混凝土对胶体造成了限制，随着胶体的膨胀混凝土也发生了相应的开裂与剥落。第二种是由于施工不当引起的，在施工中出现的材料配比不合理、搅拌时间不合理等情况使混凝土出现的裂缝，影响了水工码头的整体结构。第二种是结构裂缝。这种裂缝是因为外部的荷载能力加重而引起的。混凝土的裂缝会使内部钢筋出现锈蚀的问题，会影响到水工码头的内部结构（如图1）。

1.4 其他影响因素

在实际的运用中，钢筋混凝土还会受到其他客观因素的影响，例如，当钢筋混凝土与一些腐蚀性较强的物质时，会对钢筋混凝土造成严重的影响。而又有很多因素导致这些危害的产生，其中有几点很关键的因素，需要引起人们注意。第一，钢筋混凝土中，水泥的含量较高，碱性物质的含量较高。通过具体的实践研究我们可以看出，水化物之中的酸碱中和指数在12～13的范围内，但是相较于这一范围来说，钢筋混凝土自身的碱性度较高，因此，在钢筋混凝土的表面会形成较厚的氧化膜，为了防止腐蚀，氧化膜不断进行着钝化反应。而与此同时，由于处于码头位置，钢筋表面存在大量的水分，会使钢筋发生阴极反应。钢筋出现电位差或者出现了阴性与阳性不同的关系，就会破坏氧化膜的存在。

图1 裂缝锈蚀

2 防范水工码头结构病理危害的措施

2.1 做好前期准备工作

要以充分考虑到钢筋混凝土最大的受力程度为基础，才能保证施工中的钢筋混凝土有超强的强度。在进行水工码头结构建设时，要将钢筋混凝土的结构材质与水工码头的结构强度综合在一起进行分析与设计。可以通过测试的方式，检查水工码头的强度。可以借助钢筋混凝土承受重力的情况进行水工码头的自重测试，如果测试结果超出设计所想，则要及时调整并改进结构。在水工码头的施工建设中，一定要始终注意工程的整体质量，对每一个施工环节都严格要求，从根本上减少水工码头病理的产生以及带来的危害。

2.2 减少钢筋裸露情况

由于混凝土的结构与前期浇灌工作的不足，使钢筋出现大量裸露在外的想象，为了避免这种情况的出现，需要严格注意混凝土的浇筑工序，并在浇筑前，严格检查钢筋的保护层进行检查，及时发现钢筋发生位移的情况，及时调整位置，并保证保护层的厚度能够很好的起到保护钢筋的作用[2]。

2.3 防治混凝土出现裂缝

混凝土的裂缝一般出现在受力较大的位置，也就是设计的控制截面。要防治钢筋混凝土出现裂缝，要从不同方面考虑解决问题的办法。①在进行钢筋混凝土的施工过程中，要注意混凝土内部及外部温度的变化情况，并进行有效的控制，同时可以为了调节温度使用合适的添加剂。②在进行大型的混凝土浇筑工程中，要严格注意浇筑设计的合理性并且减少其因水热情况造成的裂缝现象。

2.4 碳纤维加固工作

进行碳纤维加固工作，要根据具体情况而定，当开裂破损程度低于钢筋混凝土本身强度指标时，则不需要进行加固工作，但是一定出现严重的问题，要及时进行碳纤维加固工作。碳纤维加固工具大概有三种：①高强度碳纤维布；②中等强度碳纤维布；③高模量碳纤维布，在使用中，中强度的碳纤维布属于最常用的、使用最为广泛的一种。需要修补的情况可能是多种多样的，因此，在进行修补与加固工作前，要进行合理的选择。对于已有较强的初应能力的量可以选用高强度碳纤维布，使碳纤维以及梁可以达到设计所需要的强度；而对于跨度较大的梁，可以使用高强度的碳纤维例如玻璃纤维来进行加固工作。根据梁的不同，选择不同的加固工具，避免因选择失误出现的浪费情况，使水工码头的修复与加固工作达到最经济化的效果。

2.5 混凝土的维修工作

对于混凝土的维修工作，可根据损坏程度的不同，分为三种维修方式。第一种，针对混凝土大面积脱落以及钢筋大面积裸露在外的情况，需要将钢筋保护层上的混凝土整块的大面积凿除，在钢筋裸露及发生锈蚀的地方，应凿除混凝土直至漏出锈蚀的钢筋部分，将并未发生严重锈蚀反应的钢筋表面的腐浮锈去除，针对严重锈蚀的钢筋或者已经断裂的钢筋应该及时焊补，同时，用淡水冲洗的方式去除钢筋混凝土表面的盐分。可以在混凝土的修复层内涂抹JVS聚合物水泥砂浆，根据混凝土缺少的厚度确定每层的涂抹厚度，每一层砂浆凝固后再进行下一层砂浆的涂抹工作，确保砂浆可以填补整个漏洞。修补所用的JVS聚合物水泥砂浆一定要满足各项指标，如表1。

表1 JVS聚合物水泥砂浆主要指标

第二类修补是针对相对较小的裂缝，并根据裂缝的大小，选择不同的修补方式。第一种是针对裂缝厚度小于0.2mm的情况。可以使用结构胶进行表面的修补；对于裂缝厚度在0.2～1mm之间的裂缝，可以先沿着裂缝凿除一个槽口，并对混凝土内部进行清洗后，用结构胶进行修补（见表 2）。

表2 K-801结构胶主要指标

第三类修补是针对蜂窝、破损以及前面提到的钢筋裸露等情况，首先需要将劣质的松散混凝土去除，并用清水进行清洗，随后可以用JVS聚合物水泥砂浆完成相应的填补工作[3]。除此之外要考虑对横梁进行修补的工作。相比之下，横梁的损坏较轻，部分横梁也会在主钢筋方向出现较长的裂缝，针对这种情况，可以与修补主梁一样采用JVS聚合物水泥砂浆填补的方式。