摘要：在码头的使用过程中，各种问题也随之而来，胸墙混凝土裂缝的影响便是其中之一，它降低了胸墙的使用功能与耐久性，严重还会引起码头结构的破坏。码头结构的受力部分主要是由胸墙混凝土来传递给基础的。因此，本文结合我省的地质环境和气候条件详细分析我省水运码头胸墙结构裂缝产生的具体原因，并且针对原因找出防控裂缝的措施，对于我省的水运项目结构耐久性、安全性的提高和项目造价成本的节约以及项目的质量和安全监督保障工作的促进都具有非常重要的现实意义。
关键词：胸墙;混凝土;裂缝
引言
码头建筑设施是海港船舶运输的基础保障。我国早期水工建筑物施工设计规范标准较低，随着国家水运工程的快速发展，大量在役老港口水工建筑物受使用和环境条件的影响，材料劣化、结构功能降低的现象日益严重，因此迫切需要对结构进行修补加固。对老码头、防波堤等结构进行修补和加固是保证其使用安全、延长使用寿命、提升结构能力的有效方法。近几年一些新技术、新工艺的涌现，使修补加固措施更趋规范化、多样化，但在实际应用中，修补加固方法仍然受结构形式、破损程度和建设条件等多种因素影响，因此码头建筑物的修补加固从技术、经济等角度都有一定的研究价值。本文介绍某海港码头结构修补和加固设计原则，基于实际案例，对码头建筑物的修补、加固问题进行总结和探讨，为在役海港码头类似构件的修补加固提供借鉴。
1工程概况
某地港口码头三期工程包括新建4个2万吨级泊位、过渡段泊位、防波堤内侧工作船泊位和护岸、防波堤及陆域形成、后方配套设施。码头采用沉箱重力式结构，在沉箱前仓现浇胸墙74段，单段主要结构尺寸为18.03×5.35×2.4米（长×宽×高），顶宽3.5米，每段胸墙之间设2厘米厚沥青木板沉降缝，胸墙内设水、电双管沟。设计混凝土强度为C30，单段混凝土量约160平方米，单段长度为18.03米，已超过重力式码头设计与施工规范中建议的长度，属于大体积混凝土结构。按照以往的施工经验，此类型的胸墙会出现不均匀裂缝，对胸墙外观影响较大。
2海港码头混凝土胸墙裂缝产生机理研究
2.1胸墙绝热温升温度场模型
采用一维非稳定传热方程组来描述海工混凝土大体积混凝土因绝热温升引起的温度变化规律，建立了海工大体积混凝土胸墙绝热温升温度场模型，采用差分计算得到胸墙混凝土内部温度变化规律，用Matlab编制了计算大积混凝土绝热温升的通用程序。因海工混凝土胸墙的长度与宽度方向的尺寸远远超过其厚度的8~10倍，故采用一维非稳定耦合热传导方程组来描述混凝土的传热问题，充分考虑大体积混凝土温度场和胸墙后填土、大气温度场的相互影响。
2.2混凝土脱落修复
对于不产生裂缝且没有露筋的混凝土小面积脱落，采用置换混凝土加固法进行修复。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体的设计规定、加固计算和构造规定应按现行标准GB50367《混凝土结构加固设计规范》的要求执行，且应在旧混凝土表面涂刷界面胶，以保证新旧混凝土的协同工作。对于混凝土大面积脱落、露筋构件的修复，需先整块凿除钢筋保护层上的混凝土。对于露筋构件，还应将凿除混凝土的范围扩展到钢筋未锈蚀处。去除浮锈，对锈蚀严重的钢筋还要补焊主筋和箍筋。对处理好的混凝土和钢筋界面除尘除盐，然后在凿除钢筋上面喷洒阻锈剂、涂刷聚合物水泥砂浆界面处理剂，最后在待修复处以约1cm的厚度分层涂抹聚合物水泥砂浆，且必须等上一层砂浆初凝后再涂抹下一层，直到恢复原有截面尺寸。
2.3氯离子的侵蚀作用
海水环境中的混凝土按照风浪影响的不同，可以划分为大气区、浪溅区、水位变动区以及水下区四个部位。处于水下区混凝土中的钢筋缺少发生电化学反应的必要条件氧气，发生锈蚀的速率十分缓慢。在大气区中，由于水泥水化时会在混凝土中生成大量的碱性物质Ｃａ（ＯＨ）２，钢筋表面会生成一层稳定致密的氧化物钝化膜（γ－Ｆｅ２Ｏ３·ｎＨ２Ｏ），从而使得阳极铁溶解被阻止，避免了锈蚀。而对于处于浪溅区和水位变动区的混凝土，在干湿交替作用以及混凝土内外海水浓度差导致的渗透作用下，氯离子往混凝土内部转移。当海水渗入混凝土时，其携带可溶性盐类以带正、负电荷的离子形式对水泥石中的碱（如氢氧化钙）和盐（如硫铝酸钙）等晶体表面离子产生异性电荷间的吸引作用，使得晶体表面离子间结合力减弱，晶体表面离子脱离晶体结构溶入浸入混凝土的海水中，最后渗出到海洋中。在溶解作用的长时间作用下，干湿交替区海水浸入和渗出频繁发生，混凝土中的碱和盐总溶解量不断增多，混凝土孔隙率逐渐增大，为海水中其它盐类的活动以及氯离子的侵蚀创造了有利条件。通过以上途径，氯离子进入到钢筋钝化膜处，当其浓度增大时，该点周围ｐｈ值下降，钝化膜不能继续稳定存在，逐渐被破坏，氯离子随之与钢筋直接接触，使得接触点变成阴极区，而钢筋中的二价铁离子成为阳极区，两者构成腐蚀电池。海水中富含的溶解氧离子此时便起到推波助澜的作用，使得二价铁离子与之反应生成氢氧化铁。Ｆｅ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）２Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）３根据所处的环境条件，氢氧化铁与溶解氧发生反应产生不同的化学产物。当溶解氧不足时，氢氧化二铁会氧化不完全，生成黑锈（Ｆｅ２Ｏ３）；而当水分不足时，氢氧化三铁会生成红锈（ＦｅＯＯＨ）。氯离子本身并不构成腐蚀电池产物，但它却可以不断地带出二价铁离子，源源不断地消耗二价铁离子生成铁锈，直至将钢筋锈蚀完全。
2.4施工工艺确定
（1）设计图纸上胸墙的分段为18米，根据以往施工经验，超长的大体积胸墙在混凝土浇筑后容易出现一些不规则裂缝，甚至会出现个别影响结构的贯穿性裂缝，对构件造成较大的影响。（2）通过与监理、业主、设计单位的沟通，采用3种措施进行比较：一是把每段胸墙钢筋纵向方向一分为二（断开钢筋的距离10厘米，以确保钢筋保护层符合规范为宜），混凝土仍为一整体。待混凝土浇筑、拆模后，在钢筋断开处，采用切割机切割深20毫米、宽5毫米的夹缝；二是在方案一的基础上进行优化，在码头前沿及后沿立面处，采用宽20厘米、厚2厘米的沥青木板制作一条上下纵向的伸缩缝，斜面及管沟内侧仍采用切割夹缝处理；三是用沥青木板在钢筋断开处将胸墙彻底分段，形成贯通的伸缩缝，即将胸墙长度缩短。（3）在混凝土浇筑前，在胸墙轨道中心及胸墙前壁中心处各预埋3根直径20毫米的镀锌钢管，对混凝土内温度进度进行观测。（4）混凝土为电子计量搅拌站自拌，罐车运输，反铲挖掘机喂料，串筒辅助入模，分层厚度按30～40厘米控制振捣密实，第一次浇筑构件厚度2.1米。浇筑时的混凝土入仓温度经检测为31℃，浇筑完毕初凝后土工布覆盖、定时自动喷洒养护。
结语
根据该港域多个在役码头检测评估的结果，总结出该区域重力式码头设施存在混凝土脱落、裂缝等几个方面的常见问题，提出对应的维护治理方法，对海港码头结构修补及加固后，效果良好，加固强度优良，所采用的修补和加固技术经济、有效，保障构筑物继续长期安全运行。
参考文献:
[1]重力式码头设计与施工规范(JTS_167-2-2009)[S].北京人民交通出版社.2009.
[2]水运工程质量检验标准(JTS257-2008)[J].北京人民交通出版社.2008.
论文作者:李连贺,时方慧
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/13
标签：胸墙论文; 混凝土论文; 码头论文; 钢筋论文; 裂缝论文; 结构论文; 离子论文; 《防护工程》2019年16期论文;