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浅析港口码头混凝土结构破损原因及对策 摘要：本文笔者通过对港口码头混凝土结构破损的原因进行了分析，并对现阶段码头加固的主流方式进行了探讨。 关键词：港口；混凝土结构；加固； 一、引言 在很多水工工程的建设中，都将节约原材料、降低工程成本摆到了一个过高的位置，而将工程的质量和耐久度放到了第二位。因此，尽管许多水工工程的造价非常低廉，但在投入使用后不久，钢筋混凝土结构就出现了非常严重的破损现象并对工程的整体结构造成严重损害，这种情况在海港码头尤为突出。例如：湛江港码头是我国自主开发、设计和施工的国内第一座万吨级码头，于1956年完工并投入使用。在上世纪六十年代开展的对华东南地区27座海港码头的结构调查工作中却发现其梁底混凝土出现了严重的顺筋裂缝。从投入使用到接受检查，仅仅7年时间，大部分主筋面积的损失率就达到了40%。其余26座码头中的绝大部分也出现了类似情况，总损坏率达到了74%。据不完全统计，上世纪八十年代前落成的码头，至少都经过了一次大修，钢筋混凝土结构的锈蚀对海港码头的破坏性可见一斑。 随着改革开放的深入进行以及我国加入世界贸易组织，中国的进出口额度每年都在增加，这在大幅度提升我国各港口码头的货物吞吐量的同时也激化了码头结构的老化、破损与码头生产力迅速发展之间的矛盾。新建码头、提升港口吞吐能力是解决矛盾的方法之一，但是这不仅需要大量资金的支持，更需要大量的时间，同时，码头的建设不同于陆地工程，对周围环境和地理位置都有着苛刻的要求。因此，单纯依靠建设新码头来增加港口的吞吐力是不容易实现的。于是，在积极兴建新码头的同时，加强对老码头设施的科学管理，深入了解混凝土结构锈蚀破损的原因和加固方法，增强对码头结构安全的维护力度，成了现阶段码头管理和维护部门工作的重要环节。 二、混凝土结构破损原因分析 （1）工作环境的影响 由于混凝土是一种多孔材料，因此，当它表面的温度过高时，在其内部的毛细孔中游离的水分子就非常容易被蒸发掉。如果此时接触海水，那么混凝土内的毛细孔就会将含有大量氯离子的海水吸入，随着蒸发和吸入过程的不断重复，混凝土中氯离子的含量越来越多。 在混凝土中的氯离子大量累积的同时，空气中的二氧化碳会侵入到混凝土内并使其碳化，混凝土内饱和溶液的酸性就会相应增强，这会对钢筋表面的钝化膜造成极大的损害。在这两者的双重作用下，钢筋出现锈蚀并进一步导致包裹钢筋的混凝土结构被破坏。 （2）自身材质的影响 钢的熔炼过程基本上可以概括为夺走铁矿石中的氧、硫元素，使其由稳定氧化物状态转为不稳定的单质状态。钢本身会力图使自己恢复为原来稳定的氧化物状态，如果周围的环境中充满了氧和水，就会加速这一过程，这就是钢筋生锈的原因。上文已经对混凝土的结构进行了介绍，再结合钢筋自身的特点，我们知道混凝土结构的港口码头不可避免的会出现钢筋锈蚀和混凝土结构破损的问题，只是破损的时间不同而已。虽然增加保护层混凝土的厚度可以减缓海水和二氧化碳的侵入速度，但是它不可能被无限加厚。 （3）施工方式的影响 想要减慢钢筋锈蚀和混凝土结构的损坏速率，除了加强钢筋本身的抗腐蚀性和抗氧化性外，唯一的方法就是提高保护层混凝土的防护能力。如果一味的对其进行加厚，混凝土构件就会因为无法承受自身重量而出现裂缝，不仅起不到保护作用，反而会加大对港口和码头的破坏。 在进行混凝土浇筑的时候，几十年来一直沿用通过人工操作振捣棒的方式进行振捣，因此混凝土浇筑的质量不仅取决于产品自身的质量，还要受操作人员施工经验、疲劳程度、心情和责任心等的影响，难以使混凝土的施工质量达到设计标准，使其保护作用大打折扣。 三、加固方法 3.1传统方式 解决混凝土结构出现的锈蚀和破损，传统方式是先拆除码头上那些陈旧的、不符合现阶段承载要求的上部结构，同时对破损程度较轻的桩基进行修补，如果破损严重，则要对其进行拆除并予以补桩。然后重新浇筑预制纵梁、横梁和面板，并以浇筑面为基础将其形成一个完整的整体。 传统方式最显著的优点就是在对码头进行修复和加固的同时还可以提升码头的承载能力。但它的缺点也很突出：一是对施工空间的需求很大，如果破损部位位于码头的下部，还需要搭建水上平台，不仅不利于实现机械化施工，还会对码头的日常装卸和生产造成严重的影响。二是需要耗费大量的资金。 因为传统方式的优点和缺点同样显著，所以它的适用范围相对较小，但是只要条件适合，它就会带来令人惊讶的经济效益。 3.2结构粘钢方式 结构粘钢加固就是用特制的胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，让它们能够共同发挥作用，以达到增强原结构钢性和强度的目的。 结构粘钢加固方式的施工工艺及相关要求： （1）在进行钢板的粘贴之前，要先清理混凝土结构的破损部位。如果有露筋或剥皮现象，要先对钢筋进行除锈，并用修补材料将其补平；如果出现裂缝，则要对其进行灌浆处理。清理结束后，将要修补部分的表面凿毛，并清除污垢和尘土，最后用丙酮将其擦拭干净。 （2）将钢板的涂胶面打磨光滑，要求是没有锈迹和突起，再用丙酮将其擦拭干净。 （3）严格按照说明书上的要求进行固化剂与结构胶的配置，并将其搅拌成无气泡、无色差、均匀的结构胶。 （4）将配置好的结构胶均匀的涂抹在钢板涂胶面和等待粘贴的混凝土结构表面，然后将钢板贴到混凝土面上，并通过预留孔用膨胀螺栓和角铁对其进行固定和加压。 （5）在对涂胶面涂胶之前，要先刷一层防锈漆。 经过实际测量，采用结构粘钢的方法对码头进行加固会恢复和提升码头的承载能力，并且对抑制混凝土结构裂缝的出现和扩展起到明显的作用。但是，由于长期处于水位变动区，粘钢的修复和保养工作会比较频繁，后期的成本较高。 3.3碳纤维布加固方式 经过了几年的应用和推广，碳纤维布修补技术成为了现阶段比较常用的码头混凝土结构的加固方式。它的加固方式是先将一层树脂类的粘结料涂在碳纤维布上，然后将其贴于混凝土结构的破损面，以碳纤维材料自身极强的抗拉性来增加混凝土构件的承载能力。 碳纤维布加固方式的施工工艺及相关要求： （1）要对表面进行预处理 如果破损表面出现裂缝，要先用环氧树脂对其进行灌注，待其强硬度达到要求以后，通过磨光机对碳纤维加固范围内的混凝土结构表面进行磨平；如果粘贴处有转角，则要进行转角处理并将其打磨为圆弧状；如果裂缝周围的混凝土有表面破损的情况，则需对其进行凿除，再用修补材料找平。 （2）粘结料的配置 必须严格按照使用说明和相关数据进行粘结底胶和粘接剂的配置。先要确保用于调配的工具和器皿没有油污或水，再用低速搅拌器充分搅合。 （3）涂胶和粘贴 对操作面进行除尘后需用丙酮擦拭干净，然后均匀的涂一层环氧树脂作为底胶，并进行第一层碳纤维布的粘贴。贴完后再用滚刷进行涂刷，以保证其平整顺直、无空鼓、无气泡。 如果需要继续粘贴第二层碳纤维布，则要等到上一层的树脂达到设计要求的硬度以后再进行施工。操作方式同第一层。 （4）工作环境决定了在施工结束后是否要对碳纤维布进行维护和保养。碳纤维布极易被紫外线损伤，因此，如果它