溫州港某多用途碼頭工程碼頭面層缺陷的修復(fù)

裴 磊 葉建國

1 工程概述

某多用途碼頭工程為新建5 000 t級多用途泊位2個(兼靠1萬t)，設(shè)計年吞吐能力93.8萬t，其中碼頭平臺1座、引橋2座。

碼頭平臺結(jié)構(gòu)為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，長286 m，寬22 m，分4個結(jié)構(gòu)段。樁基采用φ 800型PHC樁，上部結(jié)構(gòu)有現(xiàn)澆橫梁、預(yù)制軌道梁、預(yù)制縱梁、預(yù)制實心面板、現(xiàn)澆面層等。碼頭平臺面層上設(shè)置5個排泄水孔，設(shè)雙坡向排水。

引橋分東、西2座，結(jié)構(gòu)也為高樁梁板式結(jié)構(gòu)。引橋?qū)挾染鶠? m，引橋長度均為271 m，樁基采用φ 800型PHC樁和φ 800(φ 1 000)鉆孔灌注樁，上為現(xiàn)澆橫梁、預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板、現(xiàn)澆面層等。

本工程面層采用普通混凝土，面層澆筑面積4 300 m2。在施工過程中，由于各種因素的影響，碼頭面層出現(xiàn)了較多裂縫，主要表現(xiàn)在板縫位置和透氣孔四周(東西引橋的面層裂縫較少)。

2 面層裂縫狀況及原因分析

本工程碼頭面層施工完畢后，面層總體質(zhì)量情況良好，實測面層頂面標高誤差在±1 cm之內(nèi)，頂面平整度基本不大于4 mm，排水坡向設(shè)置準確、排水通暢，各類預(yù)埋件安裝準確、順直、平整。

2.1 面層裂縫狀況

工程碼頭面層出現(xiàn)較多裂縫，主要是橫向裂縫，裂縫主要有以下兩種形式:1)分條施工塊處板縫位置的裂縫，長度4 m～5 m;2)透氣孔四周的不規(guī)則裂縫。

2.2 混凝土面層裂縫的種類

混凝土常見的裂縫根據(jù)其成因可分為兩類:1)干縮裂縫，置于飽和空氣中的混凝土因水分的散失而引起體積縮小變形，內(nèi)部混凝土對表面混凝土干縮起約束作用，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當這種拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生干縮裂縫。2)溫度裂縫，混凝土澆筑初期環(huán)境溫度驟降，表層混凝土急劇收縮，而內(nèi)部混凝土仍處于高溫狀態(tài)，限制表面混凝土收縮，當收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉應(yīng)力后就會發(fā)生溫度裂縫。

2.3 面層裂縫原因分析

對于碼頭面層出現(xiàn)的裂縫，為了解裂縫狀況，查找分析產(chǎn)生的原因，在面層代表性的部位進行了鉆孔取芯。從所取的芯樣分析，裂縫深度基本在3 cm～6 cm之間，小于面層的混凝土保護層厚度，裂縫寬度大多數(shù)小于0.2 mm，個別大于0.2 mm。

可以判定該碼頭面層裂縫屬于無害裂縫，不會影響工程的結(jié)構(gòu)安全，僅有礙觀感。主要原因有以下幾個方面:

1)碼頭面層配筋直徑相對較小，且面層配筋中的縱向鋼筋僅在橫梁處予以加強，這就顯得板縫處應(yīng)力突變區(qū)的配筋相對于橫梁處就較弱，當混凝土收縮時就從配筋薄弱處開裂，是造成板縫位置混凝土有規(guī)律開裂的一個原因。2)施工工期緊、梁頂、板縫混凝土澆筑后即開始澆筑面層混凝土，梁頂、板縫混凝土收縮量不同，是造成板縫位置混凝土開裂的另一個原因。3)碼頭面層透氣孔處產(chǎn)生裂縫的原因是由于透氣孔為剛性結(jié)構(gòu)，本身不會產(chǎn)生收縮，四周混凝土在收縮時受到透氣孔的制約，從而產(chǎn)生應(yīng)力突變而發(fā)生不規(guī)則的裂縫。4)一次澆筑的面積過大，分條長度過長?；炷猎谑湛s變形時，因各種不利因素的影響，使混凝土收縮變形存在不一致現(xiàn)象，又因一次澆筑的面積過大、長度過長，則加劇了混凝土收縮變形的不一致。在混凝土收縮凝結(jié)過程中，當混凝土收縮應(yīng)力大于混凝土粘結(jié)力時，在混凝土薄弱處混凝土被拉裂而產(chǎn)生裂縫。

3 面層裂縫修復(fù)

根據(jù)本碼頭工程的實際用途及其他因素，為了保護裂縫位置處的鋼筋，防止裂縫因雨水、微生物、氯離子等多種因素對鋼筋的腐蝕，更好地延長混凝土的使用壽命，從經(jīng)濟、工期、便捷等方面綜合考慮，決定采用噴涂硅烷浸漬保護劑修復(fù)裂縫，以達到保護混凝土和鋼筋的作用。

表1 硅烷浸漬后混凝土氯離子吸收量降低效果比較 %

表2 混凝土吸水率和耐堿性

3.1 硅烷浸漬防腐劑

硅烷浸漬保護劑采用海工專用的M-30型耐久性混凝土硅烷浸漬劑。此硅烷浸漬劑使用后可延長鋼筋混凝土壽命達30年以上。

有效成分:80%的異辛基三乙氧基硅烷。

特性:優(yōu)異的滲透深度;降低氯離子侵蝕;有效防止鋼筋腐蝕及霉菌滋生;大幅度降低混凝土毛細孔吸水率。

用途:專用于海工耐久性混凝土保護的優(yōu)質(zhì)保護劑。如:海港碼頭;跨海大橋;高架橋梁等工程。

3.2 作用機理

利用硅烷特殊的小分子結(jié)構(gòu)(粒徑為80埃)，與混凝土基材有著良好的親和力，能輕易滲透到混凝土內(nèi)部幾毫米，與暴露在酸性和堿性環(huán)境中的空氣及基底中的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成羥基團。這些羥基團將與基材及其本身產(chǎn)生交聯(lián)、堆積，結(jié)合在毛細孔的內(nèi)壁，形成牢固的有機硅網(wǎng)絡(luò)保護層，被有機硅網(wǎng)絡(luò)覆蓋的混凝土表層多孔部分形成一個憎水層，能夠有效的阻止外部水分和有害物質(zhì)的入侵，并讓內(nèi)部水氣和有害氣體逸出，從而大大提高混凝土結(jié)構(gòu)的防水性、耐鹽堿性、抗凍融性等特性，防止鋼筋銹蝕，延長混凝土的耐久性。

3.3 理化指標

經(jīng)噴涂硅烷浸漬保護劑的混凝土，硅烷能滲透到混凝土內(nèi)5 mm～6 mm。對混凝土的防氯離子和防水性有了很顯著作用(見表 1，表 2)。

3.4 施工注意事項

1)施工混凝土保護劑的混凝土齡期應(yīng)不少于28 d。2)混凝土表面溫度應(yīng)在5℃～45℃。3)混凝土保護劑不得稀釋，使用前啟封，應(yīng)在72 h內(nèi)用完。4)施工混凝土保護劑時應(yīng)連續(xù)噴涂施工，使被涂表面材料飽和溢流。應(yīng)使被涂表面有5 s保持濕潤狀態(tài)。噴涂兩遍，兩遍之間的間隔時間為6 h以上。

4 結(jié)語

該碼頭經(jīng)過一年多的運營，從現(xiàn)場踏勘情況來看，裂縫沒有繼續(xù)加大，裂縫處也沒出現(xiàn)混凝土邊角破損等現(xiàn)象，總體情況較好。該修復(fù)工藝為以后類似工程可以提供借鑒作用。