劉軍，李森林

（1.寧波港建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 寧波 315800；2.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210024）

海港工程混凝土結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境下容易發(fā)生鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂、脫落等耐久性損壞。受損混凝土構(gòu)件應(yīng)盡早維修和加固，否則腐蝕將會(huì)加速發(fā)展從而發(fā)生更嚴(yán)重的破壞，甚至威脅到碼頭的正常安全使用。為確保結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，目前已發(fā)展了多種鋼筋混凝土維修保護(hù)技術(shù)，但不同的維修技術(shù)均有各自的適用范圍及局限性。不同破損原因、不同的使用年限，應(yīng)采取不同的維修方案，否則難以達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果，并可能造成屢壞屢修、屢修屢壞的不良局面。本文以寧波港北侖港區(qū)2.5萬(wàn)噸級(jí)礦石碼頭3號(hào)、4號(hào)泊位為例，分析了其鋼筋混凝土上部結(jié)構(gòu)耐久性過(guò)早失效的原因和導(dǎo)致修復(fù)處理耐久性不足的影響因素，提出了進(jìn)行二次維修的處理建議以及維修過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

1 工程概況

寧波港北侖港區(qū)2.5萬(wàn)噸級(jí)礦石碼頭3號(hào)、4號(hào)泊位總長(zhǎng)499.6 m，寬23.04 m，設(shè)計(jì)高潮位為3.56 m，設(shè)計(jì)低潮位為0.68 m，平均潮位2.13 m，高樁梁板式結(jié)構(gòu)，碼頭各類上部構(gòu)件全部位于浪濺區(qū)。工程建成于20世紀(jì)80年代，至今已超30 a歷史。工程竣工投產(chǎn)10 a左右，就已發(fā)現(xiàn)混凝土吐銹、局部裂縫破損等現(xiàn)象。1999年，全面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，軌道梁、縱梁、橫梁、斜撐等四類構(gòu)件80%存在腐蝕損壞現(xiàn)象，其中橫梁遭受腐蝕破壞程度最為嚴(yán)重；預(yù)應(yīng)力方樁平均50%發(fā)生了不同程度的腐蝕破壞，局部嚴(yán)重處，φ8箍筋已銹斷，φ25主鋼筋截面損失達(dá)20%以上[1]。為延長(zhǎng)碼頭的使用年限，提高其耐久性，同時(shí)也為了比較不同修復(fù)技術(shù)保護(hù)效果，2003年對(duì)3號(hào)泊位采用了丙乳砂漿局部修復(fù)加全面封閉處理法，2004年對(duì)4號(hào)泊位采取了電化學(xué)脫鹽加全面封閉處理。2013年經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，3號(hào)泊位各類構(gòu)件已再次發(fā)生了較嚴(yán)重的腐蝕破壞，丙乳砂漿修補(bǔ)層普遍龜裂，局部鋼筋銹蝕；就外觀破損發(fā)生率而言，橫梁發(fā)生率近100%、水平撐達(dá)80%、縱梁與軌道梁達(dá)60%；各類構(gòu)件開(kāi)裂破損嚴(yán)重處，箍筋最大截面損失率達(dá)36.0%，主筋最大截面損失率達(dá)32.5%[2]。相對(duì)而言，采取電化學(xué)脫鹽處理的4號(hào)泊位腐蝕破損情況較輕，外觀破損范圍僅為3號(hào)泊位的5%~10%，長(zhǎng)期保護(hù)效果十分明顯，預(yù)估其耐久性使用年限在15 a以上[2]。

2 耐久性失效原因分析

2.1 早期設(shè)計(jì)缺陷

1）保護(hù)層厚度偏薄，縱梁設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度為45 cm，橫梁側(cè)面保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為50 cm，遠(yuǎn)小于現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。較薄保護(hù)層使環(huán)境中氯離子較快滲入混凝土內(nèi)部，達(dá)到一定濃度后造成鋼筋銹脹，其中浪濺區(qū)海側(cè)的橫梁遭受腐蝕破壞程度最為嚴(yán)重；

2）缺少方便檢查維修的相關(guān)設(shè)計(jì)，特別是碼頭面層以下區(qū)域，缺少考慮方便維護(hù)檢查、方便維修的相關(guān)設(shè)施，給碼頭日常維護(hù)帶來(lái)很大困難。建議縱橫梁及板中盡量增加可懸掛、搭設(shè)腳手架、安全網(wǎng)等設(shè)施的預(yù)留孔洞等，同時(shí)又可改善碼頭下部通風(fēng)、泄壓條件，有利于及時(shí)消散鹽霧水汽積聚。

2.2 維護(hù)管理不規(guī)范

1） 使用期維護(hù)檢查力度問(wèn)題。根據(jù)JTS 310—2013《港口設(shè)施維護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，應(yīng)對(duì)碼頭設(shè)施進(jìn)行經(jīng)常性檢查和維護(hù)，但由于維護(hù)人員技術(shù)與檢查手段有限，對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不到位，往往會(huì)延誤最佳的修復(fù)時(shí)機(jī)。

2）實(shí)施維修的時(shí)間偏晚。由于進(jìn)行全面檢測(cè)與維修費(fèi)用大、環(huán)節(jié)多、耗時(shí)長(zhǎng)、會(huì)影響生產(chǎn)等因素，往往待到?jīng)Q策與實(shí)施維修時(shí)，構(gòu)件外部涂層已嚴(yán)重老化；混凝土構(gòu)件已存在較嚴(yán)重和較大面積的腐蝕損壞，或受損開(kāi)裂部位的鋼筋腐蝕已呈中高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，給修復(fù)加固工作帶來(lái)較大的困難。

2.3 早期維修存在的問(wèn)題

1）氯離子清除不徹底。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，3號(hào)泊位構(gòu)件中氯離子污染深度總體在0~30 mm，但污染的分布規(guī)律性不明顯，存在表層氯離子含量較低，內(nèi)部氯離子含量高的反常現(xiàn)象。這是因?yàn)樵缙诘谋樯皾{修復(fù)措施，無(wú)法全面清除混凝土內(nèi)有害氯離子所致?；炷羶?nèi)部氯離子清除不徹底，外部封閉后，內(nèi)部高濃度氯離子依然存在，且會(huì)繼續(xù)腐蝕鋼筋。

2）保護(hù)層厚度不均勻。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)早期的丙乳砂漿修復(fù)層或混凝土保護(hù)層，存在厚度不夠均勻，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求問(wèn)題。原因一是鑿除工作不到位，二是保護(hù)層厚度控制較隨意。

3）施工控制環(huán)節(jié)缺陷。丙乳砂漿修補(bǔ)層面出現(xiàn)較多龜裂和空鼓等缺陷，說(shuō)明存在丙乳砂漿材料或施工缺陷，或與基體混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度問(wèn)題，或抹壓（噴射）施工中材料攪拌不均勻、養(yǎng)護(hù)不到位等質(zhì)量控制缺陷。

4）靠近海平面的構(gòu)件底部腐蝕嚴(yán)重，修復(fù)難度也最大，尤其突出的是下橫梁底部，標(biāo)高往往比腳手架平臺(tái)還要低，受潮位影響大，工作時(shí)間短，鑿除、粉刷質(zhì)量較難控制，往往會(huì)產(chǎn)生難以發(fā)現(xiàn)的施工缺陷。

3 維修方案及特點(diǎn)

考慮到丙乳砂漿局部修補(bǔ)處理的局限性，以及電化學(xué)脫鹽長(zhǎng)期保護(hù)效果良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建議對(duì)破損嚴(yán)重的3號(hào)泊位采取局部丙乳砂漿修復(fù)后，全面電化學(xué)脫鹽處理；對(duì)4號(hào)泊位僅采用局部丙乳砂漿修復(fù)處理。

1）丙乳砂漿局部維修法是目前寧波地區(qū)最常用的修復(fù)方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是維修工藝簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短、費(fèi)用較低、適應(yīng)性強(qiáng)等；缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞大，尤其需要說(shuō)明的是該方法無(wú)法全面清除已遭受氯離子污染的混凝土保護(hù)層，耐久性使用年限有限，一般為5~8 a，因此，需要與其他電化學(xué)方法配套使用，才能達(dá)到10 a以上的保護(hù)效果。丙乳砂漿修復(fù)處理過(guò)程中需要注意以下幾方面的問(wèn)題：①破損區(qū)域混凝土鑿除：寬度上應(yīng)鑿除混凝土至兩端各露出5 cm以上的未銹鋼筋段，深度上原則上為鋼筋背后1~3 cm。鑿除后必須徹底清除已松動(dòng)的混凝土或砂石等，并用淡水清洗處理。鑿除面應(yīng)保證有一定的粗糙度；②鋼筋除銹應(yīng)徹底；除銹完成后，鋼筋表面應(yīng)采用內(nèi)摻鋼筋阻銹劑的水泥凈漿涂刷保護(hù)，防止鋼筋二次銹蝕；③人工壓抹丙乳砂漿前，應(yīng)涂刷混凝土專用界面劑，以提高修補(bǔ)砂漿與基體混凝土的附著力。

2）電化學(xué)脫鹽處理

如果氯離子已大量侵入混凝土內(nèi)部較深部位，常規(guī)鑿除修補(bǔ)技術(shù)不可能將遭受氯離子污染的區(qū)域全面清除，或采用鑿除修補(bǔ)技術(shù)帶來(lái)的安全性、技術(shù)性或經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題較突出時(shí)，應(yīng)選擇采用如電化學(xué)脫鹽的電化學(xué)方法進(jìn)行防腐處理。

電化學(xué)脫鹽法有別于其他采用延緩、阻止與隔離外環(huán)境中氯離子滲入混凝土內(nèi)部的防腐方法[3]。該技術(shù)具有能有效清除混凝土內(nèi)的有害氯離子，使活化腐蝕的鋼筋全面恢復(fù)鈍化，以及混凝土再堿化和提高密實(shí)性等四大功效；不足是施工期內(nèi)，設(shè)備系統(tǒng)較多，工序復(fù)雜，對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)要求高；工期相對(duì)較長(zhǎng)；初期投資造價(jià)較高等。

4 結(jié)語(yǔ)

1）分析認(rèn)為，早期的設(shè)計(jì)缺陷以及維護(hù)管理不規(guī)范等是導(dǎo)致鋼筋混凝土上部結(jié)構(gòu)耐久性過(guò)早失效的主要原因；氯離子清除不徹底、施工質(zhì)量控制不到位以及施工環(huán)境惡劣是致使早期鋼筋混凝土修復(fù)處理耐久性不足的主要影響因素。

2）丙乳砂漿維修法因其工藝簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短、費(fèi)用相對(duì)較低、適應(yīng)性強(qiáng)等，適合于在鋼筋腐蝕程度嚴(yán)重或一般的構(gòu)件維修，是最常用、最基本的修復(fù)方法。電化學(xué)脫鹽法防護(hù)法作為一種新型的混凝土維修技術(shù)，實(shí)際效果顯著，適用于鋼筋腐蝕程度較輕的構(gòu)件維修，特別適用于不便于深度鑿除，和較重要受力構(gòu)件的維修，但其工藝和技術(shù)相對(duì)復(fù)雜、維護(hù)周期較長(zhǎng)、費(fèi)用較高。因此兩種防護(hù)方法，各有特點(diǎn)，可以根據(jù)不同的工程條件和腐蝕狀況選擇運(yùn)用。結(jié)合本工程的具體情況，對(duì)3號(hào)泊位提出了丙乳砂漿與電化學(xué)脫鹽相結(jié)合的維修保護(hù)方案，對(duì)4號(hào)泊位建議僅采用局部丙乳砂漿修復(fù)處理。

[1] 盧青法，李森林，范衛(wèi)國(guó).寧波北侖港2.5萬(wàn)噸級(jí)裝船碼頭上部結(jié)構(gòu)破壞調(diào)查及維修方案建議[J].水運(yùn)工程，2003（9）：30-32，34.LU Qing-fa,LI Sen-lin,FAN Wei-guo.An investigation on the damage of upper structures and a suggestion of maintenance schemes of 25 000 dwt loading wharf of Beilun Port[J].Port&Waterway Engineering,2003(9):30-32,34.

[2] 李森林，徐寧.寧波-舟山港北侖港區(qū)礦石碼頭3號(hào)、4號(hào)泊位檢測(cè)報(bào)告[R].南京：南京水利科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中心，2013.LISen-lin,XUNing.Test report on No.3 and No.4 berthsof Beilun port ore terminal in Ningbo-Zhoushan Port[R].Nanjing:Nanjing Hydraulic Science Research Center,2013.

[3] 洪定海.混凝土中鋼筋的腐蝕與保護(hù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998.HONGDing-hai.Corrosion and protection of steel in concrete[M].Beijing:China Railway Publishing House,1998.