温州港某多用途码头工程码头面层缺陷的修复

2010-04-14叶建国

山西建筑 2010年14期

关键词：保护剂硅烷面层

裴磊叶建国

1 工程概述

某多用途码头工程为新建5 000 t级多用途泊位2个(兼靠1万t)，设计年吞吐能力93.8万t，其中码头平台1座、引桥2座。

码头平台结构为高桩梁板式结构，长286 m，宽22 m，分4个结构段。桩基采用φ 800型PHC桩，上部结构有现浇横梁、预制轨道梁、预制纵梁、预制实心面板、现浇面层等。码头平台面层上设置5个排泄水孔，设双坡向排水。

引桥分东、西2座，结构也为高桩梁板式结构。引桥宽度均为8 m，引桥长度均为271 m，桩基采用φ 800型PHC桩和φ 800(φ 1 000)钻孔灌注桩，上为现浇横梁、预制预应力空心板、现浇面层等。

本工程面层采用普通混凝土，面层浇筑面积4 300 m2。在施工过程中，由于各种因素的影响，码头面层出现了较多裂缝，主要表现在板缝位置和透气孔四周(东西引桥的面层裂缝较少)。

2 面层裂缝状况及原因分析

本工程码头面层施工完毕后，面层总体质量情况良好，实测面层顶面标高误差在±1 cm之内，顶面平整度基本不大于4 mm，排水坡向设置准确、排水通畅，各类预埋件安装准确、顺直、平整。

2.1 面层裂缝状况

工程码头面层出现较多裂缝，主要是横向裂缝，裂缝主要有以下两种形式:1)分条施工块处板缝位置的裂缝，长度4 m～5 m;2)透气孔四周的不规则裂缝。

2.2 混凝土面层裂缝的种类

混凝土常见的裂缝根据其成因可分为两类:1)干缩裂缝，置于饱和空气中的混凝土因水分的散失而引起体积缩小变形，内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生拉应力，当这种拉应力大于混凝土抗拉强度时就会产生干缩裂缝。2)温度裂缝，混凝土浇筑初期环境温度骤降，表层混凝土急剧收缩，而内部混凝土仍处于高温状态，限制表面混凝土收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土极限抗拉应力后就会发生温度裂缝。

2.3 面层裂缝原因分析

对于码头面层出现的裂缝，为了解裂缝状况，查找分析产生的原因，在面层代表性的部位进行了钻孔取芯。从所取的芯样分析，裂缝深度基本在3 cm～6 cm之间，小于面层的混凝土保护层厚度，裂缝宽度大多数小于0.2 mm，个别大于0.2 mm。

可以判定该码头面层裂缝属于无害裂缝，不会影响工程的结构安全，仅有碍观感。主要原因有以下几个方面:

1)码头面层配筋直径相对较小，且面层配筋中的纵向钢筋仅在横梁处予以加强，这就显得板缝处应力突变区的配筋相对于横梁处就较弱，当混凝土收缩时就从配筋薄弱处开裂，是造成板缝位置混凝土有规律开裂的一个原因。2)施工工期紧、梁顶、板缝混凝土浇筑后即开始浇筑面层混凝土，梁顶、板缝混凝土收缩量不同，是造成板缝位置混凝土开裂的另一个原因。3)码头面层透气孔处产生裂缝的原因是由于透气孔为刚性结构，本身不会产生收缩，四周混凝土在收缩时受到透气孔的制约，从而产生应力突变而发生不规则的裂缝。4)一次浇筑的面积过大，分条长度过长。混凝土在收缩变形时，因各种不利因素的影响，使混凝土收缩变形存在不一致现象，又因一次浇筑的面积过大、长度过长，则加剧了混凝土收缩变形的不一致。在混凝土收缩凝结过程中，当混凝土收缩应力大于混凝土粘结力时，在混凝土薄弱处混凝土被拉裂而产生裂缝。

3 面层裂缝修复

根据本码头工程的实际用途及其他因素，为了保护裂缝位置处的钢筋，防止裂缝因雨水、微生物、氯离子等多种因素对钢筋的腐蚀，更好地延长混凝土的使用寿命，从经济、工期、便捷等方面综合考虑，决定采用喷涂硅烷浸渍保护剂修复裂缝，以达到保护混凝土和钢筋的作用。

表1 硅烷浸渍后混凝土氯离子吸收量降低效果比较 %

表2 混凝土吸水率和耐碱性

3.1 硅烷浸渍防腐剂

硅烷浸渍保护剂采用海工专用的M-30型耐久性混凝土硅烷浸渍剂。此硅烷浸渍剂使用后可延长钢筋混凝土寿命达30年以上。

有效成分:80%的异辛基三乙氧基硅烷。

特性:优异的渗透深度;降低氯离子侵蚀;有效防止钢筋腐蚀及霉菌滋生;大幅度降低混凝土毛细孔吸水率。

用途:专用于海工耐久性混凝土保护的优质保护剂。如:海港码头;跨海大桥;高架桥梁等工程。

3.2 作用机理

利用硅烷特殊的小分子结构(粒径为80埃)，与混凝土基材有着良好的亲和力，能轻易渗透到混凝土内部几毫米，与暴露在酸性和碱性环境中的空气及基底中的水分产生化学反应，生成羟基团。这些羟基团将与基材及其本身产生交联、堆积，结合在毛细孔的内壁，形成牢固的有机硅网络保护层，被有机硅网络覆盖的混凝土表层多孔部分形成一个憎水层，能够有效的阻止外部水分和有害物质的入侵，并让内部水气和有害气体逸出，从而大大提高混凝土结构的防水性、耐盐碱性、抗冻融性等特性，防止钢筋锈蚀，延长混凝土的耐久性。