某原料码头钢筋混凝土结构耐久性评估分析

陈大明

调查表明，建于华东沿海地区的海港码头，在未作任何防腐蚀处理的情况下钢筋混凝土结构通常在建成 6年 ～7年后就会产生不同程度的腐蚀劣化。业主或使用部门迫切希望通过对码头构件、结构进行耐久性检测和评估，了解码头各部位、结构的现状，从而为码头维护、维修、加固和改造提供可靠的依据[1]。

交通部行业标准 JTJ 302-2006港口水工建筑物检测与评估技术规范的颁布为码头的检测与评估提供了统一的标准[2]。

1 工程概况

原料码头全长644.0 m，宽36.0m，为高桩梁板式码头，分7个区段 92个排架。自东向西，第一区段长度为 141.0 m，设19跨，20个排架。第二区段 ～第六区段长度均为 84.0m，各设11跨，12个排架。第七区段长度为 83.0m，设 11跨，12个排架。排架间距除最东侧2个排架为8.0m外，其余排架间距均为7.0m。后方由引桥与陆域相连。上部结构由纵横梁和预制面板组成，纵、横梁由斜向 φ558.8 mm×16 mm钢联杆连接。基础采用φ1 219.2mm×14mm钢管桩，每个排架6根(1号～4号排架为5根)，总桩数548根，桩长为65.0m～69.0m，其布置形式为江侧和岸侧各一对直桩，中间为一对叉桩。

2 检测结果

2.1 混凝土结构耐久性

2.1.1 混凝土保护层厚度

对各类构件分别抽取 2%且不少于 5个构件进行保护层厚度检测。根据现场检测，部分纵梁、横梁、桩帽保护层厚度偏低。纵梁抽检 5组中2组偏低，最小值87mm;横梁抽检 5组中2组偏低，最小值85mm;桩帽抽检6组中1组偏低，最小89mm;其余构件保护层厚度均达到设计要求。

2.1.2 混凝土碳化深度

对各类构件分别抽取 2%且不少于 3个构件进行碳化深度检测。根据现场检测，面板碳化深度为3.0mm～5.0mm，纵梁碳化深度为1.0mm～5.0mm，横梁碳化深度为1.5mm～5.5mm，桩帽碳化深度为1.0mm～5.0mm，靠船构件碳化深度为1.5mm～5.0mm。同混凝土强度相关联，纵梁、横梁、桩帽等构件的混凝土碳化深度也体现出一定的离散性。

2.1.3 钢筋锈蚀电位

抽检的各类构件钢筋腐蚀电位均正向大于-200mV，锈蚀概率小于 10%。对试验过程中凿开的钢筋进行观察发现，内部钢筋未发生锈蚀，结合电位检测结果可以判断，完好构件内部钢筋状态良好。

对于表面开裂的构件在进行取芯验证裂缝深度时截取了内部钢筋，发现开裂构件内部钢筋均完好，基本未发生锈蚀。对于表面露筋的构件，对不同类型的构件外露钢筋的断面损失率分别进行了抽测，测试结果见表 1。

表1 露筋构件外露钢筋断面损失率检测结果

2.2 钢结构耐久性

2.2.1 钢板厚度

钢板厚度的检测按水上区和水下区分别进行抽样，水上区抽检比例为 20%，水下区抽检比例为 5%。共抽检钢联杆 35组、钢管桩水上部分 110组、钢管桩水下部分 28组，根据现场检测，各构件钢板腐蚀速率较小，说明钢结构保护良好。

2.2.2 涂层厚度

涂层厚度的抽样原则与钢板厚度的抽检原则一致，共抽检钢联杆 35组、钢管桩水上部分 110组、钢管桩水下部分 28组，根据现场检测，钢联杆外观完好处的涂层厚度基本满足原设计要求，钢管桩涂层厚度虽无资料可查，但对比 2006年检测结果，本次重复测量的桩位涂层厚度基本与上次实测值一致。

2.2.3 钢管桩保护电位

根据JTS 153-3-2007海港工程钢结构防腐蚀技术规范规定，采用海水氯化银电极测量时，保护电位应在-780mV～-1 050mV范围内。根据现场检测，断电前的保护电位实测值比断电后稍高，测试值均在正常范围内。

3 结构耐久性评估

结构耐久性按剩余使用寿命计算结果和外观劣化度的检测结果进行评估。

3.1 混凝土结构耐久性评估

不同于内河码头主要受碳化侵蚀作用，由于原料码头处于长江入海口，受海水倒灌影响，构件还受到一定氯离子侵蚀作用，因此，对既有钢筋混凝土结构的剩余寿命分别按碳化侵蚀模型和氯离子扩散模型进行预测。本文根据碳化深度模型以及氯离子扩散模型和理论计算得出各类构件的剩余寿命，碳化侵蚀模型剩余寿命计算结果见表 2;氯离子扩散模型剩余寿命计算结果见表3。

3.2 钢结构耐久性评估

钢结构耐久性评估分级标准及处理要求见表 4。

表2 碳化侵蚀模型剩余寿命计算结果 年

表3 氯离子扩散模型剩余寿命计算结果 年

表4 钢结构耐久性评估分级标准及处理要求

本文根据钢结构耐久性检测结果，参照表 4可将钢结构耐久性评为A级。

3.3 防腐蚀措施评估

3.3.1 外加电流阴极保护效果评估

外加电流阴极保护效果评估分级标准及处理要求见表 5。

表5 外加电流阴极保护效果评估分级标准及处理要求

本文根据钢管桩保护电位检测结果，参照表 5可将外加电流阴极保护效果评为A级。

3.3.2 钢结构涂层劣化评估

钢结构涂层劣化评估分级标准及处理要求见表 6。

表6 钢结构涂层劣化评估分级标准及处理要求

本文根据涂层厚度检测结果，参照表 6可将钢管桩涂层劣化评为A级，将钢联杆涂层劣化评为C级。

4 结语

根据混凝土结构耐久性、钢结构耐久性、钢结构防腐蚀措施的评估结果，码头主要混凝土构件剩余寿命均大于 30年;码头主要混凝土构件外观劣化度大部分评为 A级，少数构件评为 B级，极少数构件评为C级;钢结构耐久性评为A级，外加电流阴极保护效果评为A级，钢管桩涂层劣化评为A级，钢联杆涂层劣化评为C级，综合以上情况将码头结构耐久性评为B级。

[1] 李 俊，翁友法.某电厂煤码头的耐久性评估[J].港工技术与管理，2008(1):34-37.

[2] JTJ 302-2006，港口水工建筑物检测与评估技术规范[S].