海港码头钢筋混凝土墩台防腐蚀技术的探讨

许娜

【摘要】海港碼头的混凝土墩台，往往少有受力性病害，而普遍表现为受腐蚀耐久性差。通过多年观察破损原因，经分析主要是耐久性方面的破损，非受力破损。根据经验可知，耐久性破损应及时修复，防止钢筋锈蚀加剧影响结构安全，而且修复费用随时间延长会急剧增加。

【关键词】筋混凝土；墩台防腐蚀技术

1、混凝土墩台腐蚀的原因

引起钢筋混凝土腐蚀破坏主要是因为各种原材料夹进混凝土中的氯离子以及海水中的氯离子不断渗入到钢筋周围而引起的。引起腐蚀的主要原因，有以下几种：

1.1化学方面的腐蚀

在沿海、内陆（如盐桥、盐碱地）或盐碱工业区混凝土的集料和用水的氯盐含量较高，而且其工作环境也收氯盐的侵蚀，氯盐对混凝土和钢材有如下腐蚀作用：

1.1.1对混凝土的腐蚀

（1）对混凝土的腐：MgC12与混凝土中的Ca生成CaC12能溶于水，形成多孔混凝土。

（2）海水中的MgSO4与混凝土中的Ca（OH）2生成CaSO4，又与铝酸钙生成硫铝酸钙---水泥杆菌，混凝土膨胀破坏。

（3）盐分子在混凝土毛细管内上升，不断结晶、聚集，胀裂混凝土。

1.1.2对钢筋的腐蚀

（1）氯离子破坏钝化层。

（2）氯离子与铁构成了腐蚀电极，在钢筋表面形成特有的坑蚀。

（3）氯离子与铁离子生成FeC12，再溶于水，转换成Fe（OH）2， 释放出氯离子，周而复始，腐蚀钢筋，称为去极化作用。

1.2物理方面的作用

因水位变动所造成的干湿交替，则会产生盐的积累、结晶以及再结晶的过程。对于处于潮汐区部分的混凝土，则又受到海浪、冰凌、泥沙等冲击、磨耗作用。

1.3环境湿度的影响

钢筋腐蚀与环境湿度有直接关系，在十分潮湿的环境中，其空气相对温度接近于100%时，混凝土孔隙充满水分，阻碍了空气中氧气向钢筋表面扩散，二氧化碳也难以透入，使钢筋表面难以形成水膜，钢筋几乎不生锈，碳化也难以深入。而空气湿度在80%左右时，有利于碳化作用，混凝土中钢筋锈蚀发展很快。

1.4微生物的腐蚀

硫杆菌能将硫、硫化硫酸盐、亚硫酸盐等氯化成硫酸盐，最终转化成对混凝土有强腐蚀性的硫酸；硫酸盐还原菌能将硫酸盐还原成为强腐蚀性硫化氢，但高PH值、高密实度及不易渗透的混凝土对其是免疫的。

2、针对耐久性破损维修的相关对策及技术要求

根据以上的原因分析，防止钢筋混凝土腐蚀的最佳措施为杜绝各种侵蚀介质进入混凝土的孔隙、毛细孔，而这与混凝土结构的保护层厚度、水灰比、混凝土强度和密实度、水泥品种、标号和用量、外加剂类型、结构或构件的构造、混凝土和钢筋的应力水平、裂缝等都有关系。但往往由于在施工时质量控制不严格，使得钢筋得不到有效的保护，最终导致结构破坏。

2.1提高钢筋混凝土自身强度与封闭侵蚀介质的通道相结合

设计中必须考虑提高钢筋混凝土的密实性，提高钢筋混凝土的自身强度，即提高自身对钢筋的保护能力是最重要、最根本的措施；另一方面应采取封闭混凝土表面以堵住各种侵蚀介质的通道或直接在钢筋表面加涂保护层等附加措施。另有直接采用混凝土表面涂层封闭法，则在混凝土表面确保存在一道不易透水和透气的保护层，阻碍和延缓二氧化硫及氯离子的渗入。在设计时应引入“全寿命经济分析法”（LCCA），在设计阶段，既要考虑一次性投入，更要考虑日后维修费用；改变过去只重视结构强度，忽视结构耐久性的观念，因地制宜选用相应方法来提高钢筋混凝土的防腐蚀性能。

2.2严格控制施工质量

施工质量是影响混凝土结构件抗腐蚀性的重要因素，由于混凝土原材料（如水泥、石子、砂子等）在各地方、各时期有不同的滨化和要求，关键在于正确选择混凝土的配合比，保证必要的水泥用量，严格控制混凝土的水灰比，尽可能降低水灰比，施工中常为了保证混凝土拌合所必需的工作度，拌合的水量远大于水泥充分水化所需的结合水量，多余的水分在混凝土中形成连通毛细孔，称为氯离子、二氧化碳、氧和水渗入水泥混凝土的重要通道，因此水灰比越大，连通毛细孔越多，混凝土渗透性越大，钢筋越容易产生锈蚀。在施工中加强振捣，以保证混凝土的密实性，避免漏振或振捣不均匀现象；在振捣时还要随时注意模板拼缝的严密性，以避免漏浆。做好混凝土的养护工作，特别是在脱模后，对构面表面的缺陷进行认真处理，平时加强混凝土养护。在施工时甚至混凝土垫块和预埋铁件的制作、安放存在缺陷，也可形成海水入侵的通道，如混凝土垫块不够，特别是住进侧向垫块，引起钢筋保护层不足，加速钢筋的锈蚀，影响结构的使用寿命；有些因施工需要预埋的外露铁件，在竣工前应及时割除至混凝土以内，割除后再用砂浆抹平。

2.3采用导电砂浆工艺防腐

在码头建成后，应定期对码头的沉降、水平位移观测点进行观测，整理数据。严禁超载靠泊作业；严禁利用码头的梁、板、柱等构件系带船舶，以免撞击码头产生裂缝，为各种侵蚀介质（氯离子、水和氧等）提供通道。还要加强码头的日常维护，如采用导电砂浆工艺，导电砂浆工艺是指在钢筋混凝土表面埋设通电电缆，在电流作用下，是氯离子不能在钢筋周围聚合，进而防止码头钢筋混凝土的腐蚀破坏，该工艺理论上比其他任何工艺都好，防护时间最长。

3、钢筋混凝土的维修加固方法

3.1对工程裂缝的处理

根据当今工艺、材料水平，混凝土存在毛细孔隙、裂缝是较难避免的，在海洋环境中钢筋混凝土腐蚀同样难以避免，但它的腐蚀程度是可以控制的。一般在海水及干湿交替中裂缝应控制在0.15mm以内，沿钢筋的顺筋裂缝腐蚀程度高，必须及时处理。尽量避免贯穿性及纵深裂缝。根据裂缝宽度的大小，可采取不同的方法，当裂缝浅而细且条数较多或裂缝宽度δ<0.2mm时，宜采用环氧树脂浆液表面封闭；裂缝宽度δ>0.2mm时，采用环氧树脂灌浆处理。

3.2外包混凝土加固法。

外包混凝土加固法即增大构件的截面和配筋的加固方法，可提高构件的强度、钢度、稳定性和抗裂性，也可用来修补裂缝等。根据构件的受力特点和加固补强的需要，外包混凝土可采用单层加厚、双侧加厚、三面或四面外包等，对构件进行全长或局部的加固。

3.3喷浆加固法

喷浆加固法即将喷补材料（如水泥、淡水砂、丙乳等）事先用水湿润搅拌后加入喷射机，经喷枪混合器将已湿润的喷补材料，强制喷入被修结构面，从而形成与被修面的牢固结合，形成封闭层，该法常用与修复面板底部、纵横梁以及有缺陷工程的快速修补。

3.4更换法

因设计和使用上的原因，构件损坏严重，修复较难，可采用更换构件进行修复加固，该法较适用于码头前沿的构件，如由于船舶碰撞、错动引起的构件损坏.

3.5外贴纤维材料加固法

日前市场上有多种高性能的非金属加固材料：纤维加强塑料（简称FRP），这些新型加固材料包括：玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维。不同纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而成相应的纤维加强塑料。与其它的加强材料相比，FRP最显著的特征是抗腐蚀能力强、自重小，且具有很高的抗拉强度，弹性变形能力和抗疲劳能力强，较高的电阻和较低的磁感应。

结 论

根据以上分析，海港码头钢筋混凝土腐蚀是较难避免的，但可以通过各种措施加以延迟，以确保码头长期安全使用。海港码头钢筋混凝土腐蚀主要是由于内外因共同作用引起，是客观存在的。因此在设计时除了要考虑结构的强度，还要考虑降低码头钢筋腐蚀存在的内因，尽量因地制宜采用合适的材料；施工单位严格按设计要求及规范施工，树立质量意识；使用单位应加强管理，避免超吨位船舶靠泊，严格控制船舶靠船速度和角度，对码头结构定期进行检查，及时掌握结构损坏情况，将强经常性的维修保养工作，以确保码头长期安全运行。