一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，该方法通过利用混凝土的外侧模板作为支撑结构、螺柱和螺母作为固定和锚固构件，实现了针对大面积平面混凝土结构的表面包覆，与其他外覆技术相比，不需对已成型的混凝土结构进行打孔，避免了外包覆过程对混凝土结构的破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法
本专利技术属于海洋环境中混凝土的防护领域，涉及一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法。
技术介绍
近年来，国家对海洋经济发展的扶持，不仅将促进我国海洋技术从近浅海向深远海的战略性转移，也必将进一步促进各领域对海洋资源的利用水平和相关关键性技术的发展。在开发海洋及海岸工程技术方面，《国家“十二五”海洋科学和技术发展规划纲要》指出，要重点发展离岸深水港海工结构物建设技术、海底隧道工程技术研究与示范、海上构筑物建造技术、海洋新材料及防腐蚀技术等。重力式沉箱结构型式是我国沿海构筑物中分布较广、使用较多的一种结构型式，广泛应用于我国沿海的港口工程建设中。其优点是整体性好、结构坚固耐久、用钢量少、造价较低、适应性强、施工较为简单。随着水运事业的发展、深水泊位建造日趋增多，以钢筋混凝土为基材的预制沉箱逐渐向大尺寸、低重量、多功能化发展，应用也愈发广泛。钢筋混凝土材料是海港工程构筑物的主要组成部分，几乎在港口码头、跨海大桥、潮汐电厂和海底隧道等所有近海工程中均有广泛使用。但在复杂苛刻的海洋环境中，由于钢筋锈蚀所产生的体积膨胀，将超过其原体积的2～7倍，产生的膨胀应力最高可达60MPa，从而导致混凝土发生顺筋胀裂。海洋环境下混凝土结构往往不到10年就会出现顺筋锈胀开裂、剥落，尤以浪溅区和潮差区更甚，严重威胁混凝土结构物的安全性。因钢筋腐蚀所导致的混凝土构筑物耐久性降低已成为影响海洋工程安全运行和服役寿命的主要因素，也是影响重力式钢筋混凝土沉箱结构耐久性的主要因素之一。延缓混凝土钢筋锈蚀是保证混凝土结构耐久性的重点。海洋工程中用于防治混凝土中钢筋锈蚀的常用方法主要有以下几种：(1)采用高性能优质密实混凝土、(2)在混凝土表面涂刷防腐涂料、(3)在混凝土中参加钢筋阻锈剂、(4)在施工前对钢筋进行涂/镀层保护(如环氧涂层钢筋、镀锌钢筋等)、(5)对混凝土中的钢筋进行阴极保护、(6)选用不锈钢钢筋或纤维塑料筋等耐腐蚀材料替代普通钢筋。对于重力式混凝土沉箱结构，特别是对于苛刻腐蚀海洋环境下的离岸式或远海地区的沉箱结构，要求钢筋混凝土结构应具有高耐久性且在设计寿命内应尽量免维护或少维护。然而由于重力式沉箱的结构特点和重量要求，目前常用的腐蚀防护措施主要采用高性能优质密实混凝土、表面涂刷防腐涂料或选用环氧涂层钢筋替代普通钢筋，但由于上述方法各自的局限性难以满足钢筋混凝土结构高耐久性的要求，迫切需要更为先进、长效的防护技术来对以沉箱结构型式服役的钢筋混凝土结构进行更为有效的防护。基于此，本专利技术针对苛刻海洋环境下轻质混凝土沉箱结构的防腐专利技术了一种在其外表面包覆一层耐蚀金属材料的方法，包括耐蚀金属材料选择、设计耐蚀金属板的规格和安装位置、现场安装方法及注意事项等，为实现大面积沉箱钢筋混凝土结构外表面包覆耐蚀材料提供了一套简单可行的方法，尤其适用于对浪溅区和潮差区的保护。本专利技术提出的包覆方法在混凝土浇筑前与模板预制同步进行，无需后期破坏混凝土结构，与混凝土沉箱的施工工艺紧密结合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，专利技术了一种能够在苛刻海洋环境中用于对混凝土沉箱结构进行防护的外包覆耐蚀金属板的技术，通过利用混凝土的外侧模板作为支撑结构、螺柱和螺母作为固定和锚固构件，实现了针对大面积平面混凝土结构的表面包覆，结合对耐蚀金属材料的防腐评价以及海洋环境下混凝土钢筋的腐蚀特征，形成了一套有效可行的用于海洋环境下混凝土沉箱的外包覆耐蚀金属的防腐技术及其实现方法。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：将耐蚀金属板与外侧模板的内表面紧密贴合，并将螺柱贯穿外侧模板和耐蚀金属板，且使螺柱的两端分别露出耐蚀金属板和外侧模板，然后将螺母分别旋入螺柱的两端并拧紧，以将耐蚀金属板和外侧模板紧密固定在一起；步骤二：按浇筑要求将步骤一中固定在一起的耐蚀金属板与外侧模板拼装成适合所要浇筑的混凝土沉箱的形状，拼装好后所有耐蚀金属板的内壁所组成的形状与所要浇筑的混凝土沉箱外轮廓相同；步骤三：向耐蚀金属板内浇筑混凝土，耐蚀金属板内侧露出的螺柱被浇筑进混凝土沉箱中；步骤四：待混凝土沉箱浇筑成型后，卸下外侧模板，将耐蚀金属板之间采用与耐蚀金属材质相同的焊条进行单面搭接焊，使耐蚀金属板将混凝土沉箱封闭。在上述技术方案中，所述螺柱、螺母、耐蚀金属板三者的材质相同。在上述技术方案中，耐蚀金属板和外侧模板上设置有数量相同、大小相同、位置相对应的孔，用以穿入螺柱。在上述技术方案中，在步骤一中，耐蚀金属板内侧露出的螺柱长度至少为沉箱壁厚的1/2且不超过沉箱壁厚；进一步，耐蚀金属板内侧露出的螺柱长度为4-20cm，外侧模板外侧露出的螺柱长度为1-5cm。在上述技术方案中，在步骤一中，耐蚀金属板内侧的螺母与螺柱点焊加固。在上述技术方案中，在步骤四中，先将外侧模板外侧的螺母卸下，然后将外侧模板卸下使之与耐蚀金属板分离，再将螺母重新旋入螺柱并顶紧耐蚀金属板，并对螺柱、螺母和耐蚀金属板三者相结合处的连接缝隙进行密封处理。所述的混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法在水工条件下混凝土沉箱施工中的应用。制作所述的混凝土沉箱的模具(参见图3)，包括耐蚀金属板(1)、外侧模板(2)、螺柱(3)和螺母(4)，所述螺柱、螺母、耐蚀金属板三者的材质相同；耐蚀金属板和外侧模板上设置有数量相同、大小相同、位置相对应的孔，所述螺柱贯穿外侧模板和耐蚀金属板的孔，且螺柱的两端分别露出耐蚀金属板和外侧模板，所述螺母旋入螺柱的两端将耐蚀金属板和外侧模板紧密贴合；多个耐蚀金属板相互拼装在一起以使耐蚀金属板的内壁所组成的形状与所要浇筑的混凝土沉箱外轮廓相同。本专利技术与其他混凝土沉箱防腐工艺相比具有以下优势：1、针对轻质沉箱混凝土结构，本专利技术具有简便可行的安装工艺，可适用于大面积混凝土平面的表面包覆；2、本专利技术提出的针对混凝土沉箱外包覆防腐技术，可利用混凝土浇筑用的外侧模板作为支撑结构，安装过程与浇筑工序紧密结合。与其他外覆技术相比，不需对已成型的混凝土结构进行打孔，避免了外包覆过程对混凝土结构的破坏。3、鉴于目前对常用金属材料在海洋环境下的防腐方法(防腐涂料与牺牲阳极联合保护)的相对成熟，在极其严重苛刻的海洋腐蚀环境下，本专利技术还可以与有机涂料防腐和牺牲阳极阴极保护防腐技术进行联合使用，以加强对混凝土结构的保护等级并延长其保护年限。本专利技术针对混凝土沉箱的防腐保护提出了一种全新的解决思路和完整安装方案，并且可以根据前期的腐蚀评价环节对外覆耐蚀金属材料的保护寿命进行合理的预测，即在水工条件下混凝土沉箱施工中进行应用。本专利技术的安装在混凝土浇筑前期与模板预制同步进行，与混凝土沉箱的施工工艺紧密结合，且所用材料及构件均可提前设计预制，能够满足现场施工工期的要求，有一定的工程推广前景。附图说明图1是本专利技术中耐蚀金属板和外侧模板的结构示意图。图2是本专利技术中耐蚀金属板和外侧模板用螺柱和螺母配合后的结构示意图，图中只画出了两个螺母作为说明，未表示出全部。图3是以浇筑长方体形的混凝土沉箱为例，利用耐蚀金属板和外侧模板拼装支模的结构示意图。图4是进行混凝土浇筑时的状态示意图。图5是混凝土沉箱最终制作完成的结构示意图。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：将耐蚀金属板与外侧模板的内表面紧密贴合，并将螺柱贯穿外侧模板和耐蚀金属板，且使螺柱的两端分别露出耐蚀金属板和外侧模板，然后将螺母分别旋入螺柱的两端并拧紧，以将耐蚀金属板和外侧模板紧密固定在一起；步骤二：按浇筑要求将步骤一中固定在一起的耐蚀金属板与外侧模板拼装成适合所要浇筑的混凝土沉箱的形状，拼装好后所有耐蚀金属板的内壁所组成的形状与所要浇筑的混凝土沉箱外轮廓相同；步骤三：向耐蚀金属板内浇筑混凝土，耐蚀金属板内侧露出的螺柱被浇筑进混凝土沉箱中；步骤四：待混凝土沉箱浇筑成型后，卸下外侧模板，将耐蚀金属板之间采用与耐蚀金属材质相同的焊条进行单面搭接焊，使耐蚀金属板将混凝土沉箱封闭。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：将耐蚀金属板与外侧模板的内表面紧密贴合，并将螺柱贯穿外侧模板和耐蚀金属板，且使螺柱的两端分别露出耐蚀金属板和外侧模板，然后将螺母分别旋入螺柱的两端并拧紧，以将耐蚀金属板和外侧模板紧密固定在一起；步骤二：按浇筑要求将步骤一中固定在一起的耐蚀金属板与外侧模板拼装成适合所要浇筑的混凝土沉箱的形状，拼装好后所有耐蚀金属板的内壁所组成的形状与所要浇筑的混凝土沉箱外轮廓相同；步骤三：向耐蚀金属板内浇筑混凝土，耐蚀金属板内侧露出的螺柱被浇筑进混凝土沉箱中；步骤四：待混凝土沉箱浇筑成型后，卸下外侧模板，将耐蚀金属板之间采用与耐蚀金属材质相同的焊条进行单面搭接焊，使耐蚀金属板将混凝土沉箱封闭。2.根据权利要求1所述的混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，其特征在于：所述螺柱、螺母、耐蚀金属板三者的材质相同。3.根据权利要求1所述的混凝土沉箱外包覆耐蚀金属材料的方法，其特征在于：耐蚀金...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦铁男，唐聪，马化雄，陈韬，张文锋，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，中交第一航务工程局有限公司，天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12