高桩码头耐久性检测方式研究

韩炜

摘要：当前，高桩码头钢筋混凝土构件主要被应用在海洋环境之下，由于受到水气以及盐分等方面因素的影响，使得高桩码头钢筋混凝土构件很容易遭到破坏，为此对高桩码头耐久性检测极为重要。文章为了能够使得码头结构维护与加固更加有效，对高桩码头的耐久性问题进行了阐述，同时也对高桩码头耐久性的影响因素进行了研究。

关键词：高桩码头；钢筋混凝土构件；耐久性；检测方式；码头结构 文献标识码：A

中图分类号：U656 文章编号：1009-2374（2016）36-0111-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.055

高桩式是一种重要的码头结构形式，该种结构形式的耐久性和对超载与工艺的变化适应能力不强，同时在改扩建过程中也会遇到一定的技术方面的困难。对当前高桩码头状态展开检测与评估的最为有效的方法在于更改与扩建技术的应用。对现有的高桩码头状态展开相应的检测评估通常包括以下方面，即对结构状态的检测、承载力的评估以及继续使用寿命的预测等。但是从我国目前对高桩码头检测评估方面看，并没有形成成熟的体系，还严重缺少有效的耐久性检测方法进行检测，这给高桩码头耐久性检测工作的实施带来了压力，因此找出有效的高桩码头耐久性检测方式已经成为重要任务。

1 对码头耐久性问题的研究

立足于目前我国码头应用现状，码头的应用年限出现了下降的趋势，甚至一部分码头在建成以后便出现了破损问题。如今，码头结构耐久性问题已经得到了广泛的关注，国内外在港口方面的研究数量也逐渐增加，同时在码头结构耐久性设计和评估方面也取得了一定成果。在实施耐久性评估工作期间，工作人员需要对结构设计以及所处环境等方面的因素进行充分的考虑，并且对结构的应用寿命也进行了相应的分析与预测，最终为码头结构耐久性的评估、维修以及加固工作的实施提供了相应的科学依据。

依据一般的混凝土耐久性理论方法，可将码头的应用寿命分为三个重要阶段：第一个阶段为腐蚀诱导阶段，该阶段主要从码头建成至钢筋钝化膜破坏所需要时间；第二个阶段为腐蚀破坏阶段，该阶段的钢筋遭受到了严重的锈蚀，致使构件在所需要的时间内无法安全使用；第三个阶段为腐蚀阶段。通常，腐蚀阶段与腐蚀破坏阶段对于腐蚀诱导阶段较短，因此整个混凝土结构应用寿命很大一部分都处于腐蚀诱导阶段。如果施工后出现了结构倒塌破坏现象，必将给生命财产带来巨大的损失，因此结构使用寿命终止不仅指结构的刀塔，同时还将结构达到某种不能承受极限状态作为结构失效的标志所在。而混凝土结构寿命则能够将耐久性极限特征划分为不同的阶段，在以上三个阶段中，耐久寿命是其中任意一阶段的重要点。

众所周知，码头结构物的尺寸比较大，并且一直在外界环境中暴露，这便很容易受到自然灾害的影响，常常出现一些损坏的现象，一旦损坏修复工作便十分麻烦，维护部门需要常年投入大量的人力、物力以及资金维持，造成一定程度上浪费。因此，对码头工程中混凝土耐久性问题的研究，找出有效提升耐久性问题的方法极为重要。

2 影响高桩码头耐久性的因素

高樁码头耐久性影响因素有很多。由于港口工程钢筋混凝土结构物长时间处在复杂自然的环境条件下，码头结构整体耐久性极有可能受到气温、水环境等方面因素的影响，最终给码头结构留下了一定的安全隐患。实际上，高桩码头结构的耐久性受到混凝土冻融劣化作用、侵蚀性化学物质腐蚀以及混凝土碳化作用等方面因素影响较为明显。

2.1 混凝土材料因素的影响

和陆地上混凝土结构相比，码头需要长时间的与水接触，因此会受到C1-的影响。混凝土中通常存在着施工因素所引发的空洞空隙以及混凝土结构的空隙渗透，而混凝土在C1-腐蚀作用的影响下，会导致钢筋出现锈蚀的现象，最终导致出现体积膨胀问题。这与吴锋、庞丹丹、张章等在《高桩码头运营期耐久性模糊评估方法》一文中有着极为相似的观点。在钢筋锈蚀体积膨胀的条件之下，混凝土的保护层将会遭到一定程度的破坏，例如混凝土保护层出现开裂、脱落等问题，这就会加快钢筋的腐蚀速度，导致其结构遭到完全破坏。

高桩码头耐久性检测期间，研究了混凝土氯离子扩散系数，检测中采用混凝土氯离子扩散系数测定仪对引桥面板、引桥纵梁、引桥下横梁、93年码头面板、93年码头下横梁和99年码头的面板进行了氯离子扩散系数检测。

2.2 温度因素的影响

我国华北与东北地区的港口，到了冬季其气温通常在0℃以下，其结构受到混凝土冻融裂化作用的影响较为严重。如果环境温度达到了冰点以下，那么此时混凝土空隙中的水会出现结冰现象，这便会导致混凝土的体积膨胀，形成一定的压力。其压力达到一定程度的时候，混凝土便会遭到一定破坏。高桩码头的中混凝土孔隙结构与含气量对其抗冻性起到了决定性作用。通过验证，孔隙越少、越小，那么所承受的冻融劣化作用便会越小。

2.3 其他影响因素

除了以上影响因素以外，混凝土抗冻性的影响因素还包括混凝土的饱和度、水灰比、龄期与集料的空隙率与含水率等。码头遭受冻融劣化后，表现出的最为显著的特征便是混凝土酥松、剥落与鼓起等，甚至严重的时候会导致混凝土出现开裂现象等。

3 高桩码头结构耐久性检测探究

对高桩码头耐久性的检测，通常需要对构件的外观进行严格检查，对码头结构的整体变形和变位进行测量、观测钢筋混凝土各项性能参数等。而构件的外观检查通常需要实施水上构件与水下构件的外管检查工作；在钢筋混凝土各项性能参数进行观测中，具体需要检测混凝土强度、混凝土弹性模量以及混凝土碳化深度、C1-含量的分布情况等。

高桩码头检测期间，通常需要对碳化深度、锈胀开裂以及裂缝宽度等各个方面进行观测。其中碳化深度能够对混凝土炭化程度与何时失去对钢筋的保护作用充分的反映出来，这便导致钢筋出现了锈蚀问题。通过对实际工程调查表明，混凝土碳化深度达到钢筋表面还无法成为钢筋锈蚀的充分条件，可是作为容易测量的项目，并且拥有直观的指标，对于衡量码头结构健康程度而言，碳化深度具有极为重要的意义。而锈胀开裂主要指受到钢筋锈蚀膨胀的影响，混凝土的表面会出现沿着钢筋锈胀出现裂缝现象。曾有学者认为，混凝土中的钢筋锈蚀使得混凝土出现纵裂以后，钢筋锈蚀的速度便会快速提升，为此可以将这一界限作为给结构带来威胁的一大因素，因此工作人员需要根据该征兆做好维护加固工作。结构的承载力能够将结构的使用状况以及结构构件的健康情况最为直观地反映出来。承载力寿命理论主要对钢筋锈蚀等方面所引起的抗力退化情况充分考虑。