袁三濤

四川二灘國(guó)際工程咨詢(xún)有限責(zé)任公司 四川 成都 610000

水運(yùn)工程的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于潮濕、水霧彌漫的環(huán)境中，在氯離子作用下發(fā)生腐蝕，為提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，要充分掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的作用，明確鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)的重點(diǎn)任務(wù)，依據(jù)實(shí)際情況，有序開(kāi)展水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)活動(dòng)。技術(shù)人員堅(jiān)持安全第一、質(zhì)量為主的基本原則，注重對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層檢驗(yàn)要求進(jìn)行詳細(xì)分析，強(qiáng)化技術(shù)人員的安全意識(shí)及工作責(zé)任，有效實(shí)施外加電流陰極保護(hù)、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)、腐蝕防護(hù)等多項(xiàng)技術(shù)，更好的發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的作用。

1 水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的功能及作用

1.1 確保鋼筋與混凝土可以共同工作

水運(yùn)工程中的鋼筋與混凝土共同發(fā)揮實(shí)體保護(hù)的作用，很好的保障了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力及安全性能。鋼筋是一種抗拉性好的延性材料，混凝土是一種抗壓性強(qiáng)的脆性材料，水運(yùn)工程建設(shè)中將鋼筋與混凝土結(jié)合使用，促進(jìn)其抗拉性與抗壓性?xún)?yōu)勢(shì)結(jié)合，形成具有一定抗壓、抗拉、抗扭、抗剪等結(jié)構(gòu)性能的建筑物。鋼筋與混凝土共同工作，使得這兩種材料的粘著力、咬合力、摩擦力發(fā)揮作用，直接影響水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，保護(hù)層厚度適中，促使鋼筋與混凝土之間的握裹力提升[1]。

1.2 提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

水運(yùn)工程項(xiàng)目的特殊性：氯離子侵蝕、環(huán)境潮濕，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不密實(shí)，產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重的還造成鋼筋銹蝕引起結(jié)構(gòu)破壞，影響水運(yùn)工程項(xiàng)目的正常使用。混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋銹蝕具有保護(hù)作用，混凝土碳化嚴(yán)重影響整體結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性，結(jié)構(gòu)失去承載力。保護(hù)層具有一定厚度，使得鋼筋不受高溫影響，比如以砂石為骨料的混凝土可耐700℃高溫，有效避免高溫輻射[2]。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，這為人口疏散、物資轉(zhuǎn)移提供緩沖時(shí)間，最大程度避免安全事故發(fā)生。

2 水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮實(shí)體保護(hù)的關(guān)鍵內(nèi)容

2.1 明確鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體的影響

鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體的影響主要體現(xiàn)在承載力和耐久性這兩個(gè)方面。承載力的影響：板類(lèi)、梁構(gòu)件上的負(fù)彎矩鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的抗力表現(xiàn)為抗彎矩承載力，截面高度確定的條件下，保護(hù)層厚度加大，截面高度減小，鋼筋抗彎承載力隨之降低；耐久性的影響：潮濕環(huán)境中，保護(hù)層厚度越小，混凝土發(fā)生電化學(xué)腐蝕的可能性越大，繼而導(dǎo)致鋼筋截面減小、強(qiáng)度降低，兩者的協(xié)同工作受到影響，構(gòu)件耐久性年限縮短，危及結(jié)構(gòu)安全。

2.2 確定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層厚度

受拉鋼筋與受壓區(qū)距離越遠(yuǎn)，其承受的外部彎矩越大，鋼筋的力學(xué)效能越強(qiáng)，因此盡量讓受拉鋼筋靠近受拉測(cè)鋼筋混凝土構(gòu)件邊緣，鋼筋保護(hù)層不能過(guò)大，以免影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力[3]。鐵在常溫環(huán)境中容易被氧化，尤其是在潮濕環(huán)境中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層過(guò)小，受力時(shí)表面的混凝土剝落，其保護(hù)層失去保護(hù)功能，長(zhǎng)此以往導(dǎo)致鋼筋銹蝕，力學(xué)效能降低，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力喪失，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞，影響水運(yùn)工程安全。

2.3 嚴(yán)把實(shí)體保護(hù)層質(zhì)量關(guān)

認(rèn)真做好圖紙會(huì)審工作，及時(shí)交流技術(shù)內(nèi)容，依據(jù)實(shí)際情況及時(shí)確定實(shí)體保護(hù)層的厚度，迎水面實(shí)體保護(hù)層的厚度為5cm-10cm，依據(jù)圖紙要求綁扎鋼筋。注意鋼筋的翻樣工作，確保箍筋的翻樣尺寸，對(duì)于復(fù)雜的柱、梁交接處，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行放樣測(cè)量，科學(xué)設(shè)置各方向的主筋與副筋位置，避免鋼筋擠占實(shí)體保護(hù)層位置，防止露筋事件發(fā)生。認(rèn)真做好模板工程的制作及安裝任務(wù)，技術(shù)人員堅(jiān)持安全第一、質(zhì)量為主的基本原則，要求模板尺寸精確、位置準(zhǔn)確。檢查圖紙有無(wú)與實(shí)際不符的環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求綁扎鋼筋，有效保證鋼筋骨架各部分尺寸精確，將固定實(shí)體保護(hù)層墊塊作為水運(yùn)工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，切實(shí)做到文明施工、安全施工，在混凝土澆筑操作中注意成品保護(hù)，監(jiān)管人員發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督職能，認(rèn)真檢查綁扎鋼筋的質(zhì)量，禁止亂踩亂踏。規(guī)范操作，及時(shí)固定偏移的鋼筋，振動(dòng)棒不得隨意觸及鋼筋骨架，嚴(yán)格把好實(shí)體保護(hù)層施工質(zhì)量關(guān)[4]。

2.4 提高實(shí)體保護(hù)層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

鋼筋與混凝土是水運(yùn)工程中的結(jié)構(gòu)實(shí)體，二者發(fā)揮著共同載荷的關(guān)鍵作用，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗力強(qiáng)度。技術(shù)人員充分認(rèn)識(shí)到實(shí)體保護(hù)層強(qiáng)度對(duì)水運(yùn)工程質(zhì)量的影響程度，積極提高安全意識(shí)，加強(qiáng)與管理人員的技術(shù)溝通，將提高鋼筋混凝土強(qiáng)度作為質(zhì)量管理要點(diǎn)，有助于提高技術(shù)人員的責(zé)任意識(shí)，通過(guò)采取加固處理措施，有效提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的荷載承受力度，使鋼筋與混凝土可以正常工作[5]。

2.5 延長(zhǎng)實(shí)體保護(hù)層壽命

水運(yùn)工程的施工環(huán)境復(fù)雜，鋼筋和混凝土等施工材料長(zhǎng)期處于水化狀態(tài)呈堿性，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層受到水侵蝕，從而縮短其使用壽命。為延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的使用年限，堅(jiān)持執(zhí)行巡查制度，認(rèn)真落實(shí)崗位值班制，認(rèn)真檢查水運(yùn)工程鋼筋、混凝土等材料的使用情況，關(guān)注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層，及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐蝕的鋼筋、混凝土，第一時(shí)間上報(bào)，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層腐蝕問(wèn)題得到快速解決。延長(zhǎng)保護(hù)層壽命的案例：某水運(yùn)工程技術(shù)人員考慮到，增大實(shí)體保護(hù)層厚度是提高整體結(jié)構(gòu)使用壽命最直接的方法，于是在施工圖紙上標(biāo)明主筋保護(hù)層的厚度32cm，嚴(yán)格做好事前控制、事中檢查、事后反思。及時(shí)校正鋼筋的位置，保證鋼筋位置不偏移，分析保護(hù)層厚度對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件高度及承載力的影響，采用電化學(xué)保護(hù)法對(duì)鋼筋表面進(jìn)行有效處理，延長(zhǎng)保護(hù)層壽命。

3 水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的關(guān)鍵技術(shù)及具體過(guò)程

3.1 外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用

外加電流陰極保護(hù)技術(shù)運(yùn)用要點(diǎn)：陰極保護(hù)是防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層腐蝕的主要技術(shù)之一，指的是將外加電流負(fù)極與被保護(hù)金屬相連，利用外部電源保護(hù)電流，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為：可以有效調(diào)控輸出電流，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，管理起來(lái)方便，系統(tǒng)使用壽命較長(zhǎng)。陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中，需要考慮這幾點(diǎn)因素：性能、安裝方法、造價(jià)、運(yùn)作環(huán)境等，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外添加電流進(jìn)行陰極防護(hù)，該技術(shù)在水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)過(guò)程得到廣泛運(yùn)用。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程：利用外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外添加電流，同時(shí)借助柔性陽(yáng)極設(shè)備保護(hù)電流，利用高硅鑄鐵輔助陽(yáng)極系統(tǒng)實(shí)施陰極保護(hù)，將硅鐵陽(yáng)極固定于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面，覆蓋一層導(dǎo)電混凝土，使其發(fā)揮重要的安全防護(hù)作用。掌握外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的操作要點(diǎn)，確保混凝土中所有的鋼筋都是電連通的，避免陰極、陽(yáng)極短路，負(fù)電位極限為-1.10V（CSE），正確實(shí)施陰極保護(hù)[6]。

3.2 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)中，技術(shù)人員及時(shí)增設(shè)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)裝置，該裝置呈網(wǎng)格狀，將該裝置與混凝土中的鋼筋電連接起來(lái)，形成犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)，確保犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)的有效運(yùn)用。砂漿水灰比配比為0.5:1，灰砂比配比為0.4:1，活性添加劑摻量為0.1/cm3，合成纖維摻量為0.2%，將犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)裝置固定在鋼筋混凝土頂面、底面，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鑿除一塊露出一小段鋼筋，在鋼筋上焊接陰極電纜，在網(wǎng)格狀陰極保護(hù)裝置上焊接陽(yáng)極電纜，將鋼筋上的陰極電纜與犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)裝置上的陽(yáng)極電纜連接起來(lái)，焊接處進(jìn)行密封防水處理，利用犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)控制混凝土中鋼筋的腐蝕。為保證犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)的有效運(yùn)用，技術(shù)人員還對(duì)該裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，敷設(shè)活性砂漿之前還要進(jìn)行以下操作：將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面的金屬件、污物清除干凈；連接陰極電纜與陽(yáng)極電纜時(shí)要利用接線盒進(jìn)行連接，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)使用起來(lái)更為便利，運(yùn)行期間也不需要進(jìn)行維護(hù)管理，可廣泛運(yùn)用于水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐處理工作[7]。

3.3 腐蝕防護(hù)技術(shù)的運(yùn)用

3.3.1 腐蝕檢測(cè)

技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)手段，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層進(jìn)行全面腐蝕檢測(cè)，通過(guò)獲取的腐蝕信息，采取有效的防腐處理措施，嚴(yán)格落實(shí)定期巡查制度，認(rèn)真檢查混凝土、鋼筋、實(shí)體保護(hù)層的工作狀態(tài)，進(jìn)行科學(xué)的局部檢測(cè)，及時(shí)對(duì)腐蝕部位進(jìn)行快速補(bǔ)救，避免腐蝕范圍擴(kuò)大。局部腐蝕檢測(cè)：比如某水運(yùn)工程技術(shù)人員采用化學(xué)浸蝕法、物理檢驗(yàn)法、電化學(xué)檢測(cè)、恒應(yīng)變速率檢驗(yàn)法等技術(shù)檢測(cè)局部腐蝕問(wèn)題，電化學(xué)檢測(cè)環(huán)節(jié)，利用線性極化技術(shù)進(jìn)行腐蝕檢測(cè)，依據(jù)腐蝕電化學(xué)理論，極化電流與過(guò)電位成正比，根據(jù)極化電阻計(jì)算出腐蝕電流，便于及時(shí)了解局部腐蝕程度，為局部防腐處理奠定基礎(chǔ)。電位梯度法檢測(cè)：利用電位圖技術(shù)及運(yùn)用理論得到電位分布數(shù)據(jù)，采用單片機(jī)自動(dòng)化測(cè)量裝置繪制電位圖，同時(shí)得到腐蝕速率，及時(shí)確定腐蝕區(qū)，得到精確的腐蝕數(shù)據(jù)；電位圖檢測(cè)技術(shù)：這是一種非破壞性的檢測(cè)手段，通過(guò)分析腐蝕程度、范圍，運(yùn)用電位分布圖得到腐蝕區(qū)信息，利用極化作用得到混凝土結(jié)構(gòu)特征，便于正確評(píng)價(jià)腐蝕程度，保證腐蝕檢測(cè)工作的實(shí)效性；交流阻抗檢測(cè)技術(shù)：采用靜態(tài)頻譜分析技術(shù)，依據(jù)外部施加的交流信號(hào)，快速得到鋼筋混凝土覆蓋層雙電層電容、混凝土電阻、鋼筋腐蝕速度、混凝土腐蝕機(jī)理等詳細(xì)信息，根據(jù)施加的交流信號(hào)判斷輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系，充分借助交流阻抗譜技術(shù)理論判斷輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系及該電極體系的性質(zhì)。水運(yùn)工程技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況選用合適技術(shù)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層進(jìn)行腐蝕檢測(cè)，及時(shí)得到腐蝕區(qū)信息，有助于完善防腐技術(shù)。

3.3.2 全面防腐方法

為最大限度避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層腐蝕，認(rèn)真做好基本防護(hù)工作，混凝土保護(hù)層厚度適中，水灰比適當(dāng)?shù)?，在混凝土表面涂抹緩蝕劑，同時(shí)采用陰極保護(hù)、電化學(xué)除氯等多種方法進(jìn)行科學(xué)防護(hù)。利用環(huán)氧涂料提高結(jié)構(gòu)的耐蝕性及機(jī)械性能，使其在水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)中發(fā)揮一定優(yōu)勢(shì)。使用防水添加劑避免鋼筋外露、減少裂紋，使用復(fù)合型防腐涂料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐蝕性，這種涂料的優(yōu)點(diǎn)為：安全、無(wú)毒、無(wú)污染。將細(xì)微粒玻璃珠運(yùn)用于水泥混凝土中，提高流動(dòng)性、耐久性，有效降低水灰比，利用細(xì)微粒玻璃珠與水泥產(chǎn)生的水化反應(yīng)放出碳酸鈣，由此生成磯石型水化物或硅酸鈣，便于發(fā)揮其抗鹽侵蝕性能[8]。

3.3.3 局部防腐方法

對(duì)于鋼筋腐蝕的情況，及時(shí)采取修補(bǔ)措施加強(qiáng)深層防護(hù)，例如某水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層局部腐蝕問(wèn)題檢測(cè)出來(lái)之后，技術(shù)人員對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行物理修補(bǔ)：打補(bǔ)丁法，將微腐蝕部位先鑿除，然后將鋼筋表面的部分銹蝕處理干凈，接著對(duì)鋼筋腐蝕部位進(jìn)行氧化膜涂層，最后使用一定配比的砂漿將腐蝕部位抹平，同時(shí)在混凝土中添加緩蝕劑，待混凝土硬化后涂抹抗碳化涂料、滲透密封型涂料，有效提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的防腐性能。

3.3.4 腐蝕防護(hù)技術(shù)運(yùn)用案例

水運(yùn)工程技術(shù)人員仔細(xì)查看鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層工作狀況，發(fā)現(xiàn)保護(hù)層部位鋼筋銹蝕，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行除銹處理：先鑿除脫落的混凝土保護(hù)層，使用丙酮清洗受油污的位置，繼而在這個(gè)位置涂上環(huán)氧樹(shù)脂，接著在鑿除的部位放置鍍鋅鋼絲網(wǎng)，與鋼筋進(jìn)行點(diǎn)焊連接，最后使用細(xì)石混凝土進(jìn)行局部修補(bǔ)。對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的部位，先進(jìn)行除銹處理，然后進(jìn)行加固處理：鑿除銹蝕的混凝土保護(hù)層；梁底增設(shè)臨時(shí)支撐板，保護(hù)粘貼碳纖維；將失去強(qiáng)度的銹蝕鋼筋換掉后澆筑21cm厚HF混凝土，其強(qiáng)度達(dá)到C40F250，HF混凝土的砂率為0.36，外加劑摻量為0.025；植筋采用HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋，植筋間距為0.4m，植筋直徑為16mm，鋼筋錨固長(zhǎng)度為250mm，外露160mm，使用膠粘劑連接植筋，保留設(shè)計(jì)伸縮縫。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述：為最大限度避免水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層發(fā)生腐蝕情況，技術(shù)人員要嚴(yán)格遵守安全責(zé)任制，重視鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的功能及作用：確保鋼筋與混凝土可以共同工作、提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，加強(qiáng)腐蝕檢測(cè)，積極采用外加電流保護(hù)技術(shù)、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)，認(rèn)真做好腐蝕防護(hù)工作，有效提升水運(yùn)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體保護(hù)層的承載力。