淺談海工混凝土的設(shè)計及施工注意事項

唐新端

摘要：海工混凝土是指在海濱、海水中或受海風(fēng)影響的環(huán)境中服役，受海水或海風(fēng)侵?jǐn)_的混凝土。隨著我國改革開放步伐的加快和各項重大建設(shè)項目的實施，海工混凝土每年的需求量都在加大。本文簡單介紹了提高海工混凝土耐久性設(shè)計的措施及施工中需注意的事項。

關(guān)鍵詞：海工 混凝土 設(shè)計 施工

1、前言

普通混凝土是現(xiàn)在用量最多的人造材料，但普通混凝土并不是耐久的，在正常的使用條件下，其使用的期限約為50年，而在嚴(yán)酷的條件下，比如凍融、腐蝕等條件下經(jīng)20年、10余年或更短的時間就遭到了本質(zhì)的破壞，需補(bǔ)強(qiáng)、修理或重建?，F(xiàn)在隨著許多巨型工程的的出現(xiàn)，施工期較長，投資巨大。需要大大延長工程使用壽命，伴隨著產(chǎn)生了現(xiàn)代高性能混凝土。

高性能混凝土的耐久性很好、水化熱很低、彈性模量高、徐變系數(shù)低、長期強(qiáng)度增長大、滲透系數(shù)低、抗氯離子滲透比普通混凝土高許多，混凝土碳化也滿足要求。減小水灰比和外摻超細(xì)粉是提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命的重要手段。在我國通常將強(qiáng)度等級大于（或等于）C60的混泥土稱為高強(qiáng)混泥土。高強(qiáng)不一定是高性能，況且需要高強(qiáng)度的工程結(jié)構(gòu)在數(shù)量上并不是很多。就現(xiàn)狀而言，C30-C50級高性能混凝土具有更普遍的實用意義。

海工混凝土就是海港、碼頭、引橋、防浪堤等與海水接觸的建筑工程中的混泥土構(gòu)件。這些構(gòu)件因長期于海水接觸會產(chǎn)生腐蝕破壞，須根據(jù)區(qū)域有針對性的采取不同的防腐蝕措施來提高使用耐久性，高性能混凝土就是作為海工混凝土提高耐久性能的最有效的措施。

2、海洋環(huán)境中混凝土的腐蝕機(jī)理

（1）硫酸鹽腐蝕。硫酸鈉、硫酸鎂與混凝土中的水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鎂又迅速與水泥石中水化鋁酸鈣生成鈣礬石，體積是原來的1.5倍以上，混凝土?xí)蛎浧茐摹?/p>

（2）氯鹽腐蝕。氯化鈉、氯化鎂與混凝土中的水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、氫氧化鎂等物質(zhì)，無膠凝作用，破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，反應(yīng)后生成的大量游離的氯離子致使鋼筋銹蝕。氯離子是造成海工混凝土破壞的最主要因素。

（3）水位變動區(qū)混凝土的凍融破壞。海水對混凝土構(gòu)件的沖刷磨耗，也對混凝土的耐久性產(chǎn)生破壞。

3、提高海工混凝土耐久性設(shè)計的措施

根據(jù)腐蝕程度將混凝土所處的區(qū)域劃分為四區(qū)：大氣區(qū)、浪濺區(qū)、水位變動區(qū)、水下區(qū)。浪濺區(qū)鋼筋腐蝕最嚴(yán)重，其次大氣區(qū)，水下區(qū)最輕。通常根據(jù)區(qū)域有針對性的采取不同的防腐蝕和方法。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

海工混凝土結(jié)構(gòu)造型和構(gòu)造與普通混凝土不同，設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：

（1）構(gòu)件截面幾何形狀力求簡單、平順，有利排水。限制導(dǎo)致表面積水的設(shè)計，盡量減少構(gòu)件受浸泡和濺濕的表面積。

（2）構(gòu)件便于施工便于成型。處于腐蝕嚴(yán)重部位的構(gòu)件，應(yīng)考慮其易于更換的可能。

（3）結(jié)構(gòu)形式要利于關(guān)鍵部位的檢修。

（4）處理好構(gòu)件間連接，采用的支座和節(jié)點要保證結(jié)構(gòu)的變形約束變小。

（5）鋼筋構(gòu)成閉口鋼筋。

（6）增加保護(hù)層厚度。

3.2 水泥與水

水泥是關(guān)鍵，要盡量選擇水化產(chǎn)物氫氧化鈣、水化鋁酸鹽少的水泥，強(qiáng)度不應(yīng)低于42.5MPa。水采用地下水、自來水，要檢測氯離子含量不大于200mg/L，PH>4。水灰比的大小是反應(yīng)混凝土抵抗氯離子入侵的能力。水灰比和氯離子擴(kuò)散系數(shù)關(guān)系為良好的線性關(guān)系。所以水灰比要盡量小。

3.3 集料

粗集料不能含活性二氧化硫，防止集料與堿反應(yīng)。粗集料最大粒徑在浪濺區(qū)不大于保護(hù)層厚度的2/3，其他區(qū)不大于保護(hù)層厚度的4/5。細(xì)集料不能用海砂。

3.4 鋼筋

采用耐腐蝕鋼筋?，F(xiàn)在主要采用環(huán)氧涂層鋼筋，運(yùn)輸、存放、加工、安裝和混凝土澆筑等都有特殊要求，見中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《環(huán)氧樹脂涂層鋼筋》（JG 3042-1997）。交通部《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ275-2000），將環(huán)氧樹脂涂層鋼筋列為主要的防腐措施之一。

3.5 混凝土表層處理

為了防止水、氯化物、二氧化碳等侵蝕介質(zhì)滲入混凝土中，以延緩綱筋銹蝕，對于修補(bǔ)過的或新并行筑的混凝土結(jié)構(gòu)，涂覆混凝土干作為第一道防線，往往是一種比較簡便、經(jīng)濟(jì)和有效的輔助性能保護(hù)措施。鑲面板是另一種混凝土表層處理方式。

3.6 采用高性能混凝土

摻加粉煤灰、礦粉、硅灰等可以增加混凝土的密實度、增強(qiáng)抵抗侵蝕的能力。高性能混凝土是作為提高海工混凝土的耐久性的最有效的措施。

4、海工混凝土施工應(yīng)注意的事項

4.1由于高性能混泥土采用高效聚羧酸減水劑，對用水量及其水泥品種的變化很敏感。這就要求施工中要做到以下幾點：

（1）拌合站要嚴(yán)格控制混凝土各種組份的計量重量誤差，不超出允許范圍。

（2）嚴(yán)格控制拌合站粗細(xì)集料及其摻合料的穩(wěn)定，不能隨意變換廠家或材質(zhì)、及粒徑。

（3）要嚴(yán)格檢測料場的粗細(xì)集料的風(fēng)干含水率，從拌合水量中減出。首先是測的要準(zhǔn)、頻率足夠；再就是對料場集料要覆蓋徹底，防止集料的含水率的變化。

（4）摻合料一定注意要有妥善保存方式，避免受潮。

（5）聚羧酸減水劑的投放量誤差要控制在允許范圍之內(nèi)。

（6）拌合過程中出現(xiàn)發(fā)粘的現(xiàn)象，切忌加水，應(yīng)從各種組份是否是按照配合比使用的品牌、規(guī)格、保存方式及其計量的準(zhǔn)確性方面去查找原因。

4.2由于海工混凝土主要控制指標(biāo)是氯離子滲透系數(shù)，檢測電通量按檢測要等試件達(dá)到56天時間；指明要有抗凍融要求的海工混凝土，300次凍融就要得50天，1天是6個凍融循環(huán)。也就是說做一個海工混凝土配合比的周期比較長。那么為了避免在施工中遇到集料或摻合料的供應(yīng)斷路，就應(yīng)在施工前就做好幾組不同組分的配比以做備用。

4.3混凝土的養(yǎng)生

要根據(jù)不同的摻合料的摻量及其特性，確定合理的養(yǎng)生時間及養(yǎng)生方式。要求如下：

（1）混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤。

（2）混凝土表面養(yǎng)護(hù)的要求：

1）混凝土澆筑完畢后，養(yǎng)護(hù)前宜避免太陽曝曬。

2）塑性混凝土應(yīng)在澆筑完畢6～18h內(nèi)開始灑水養(yǎng)護(hù)，低塑性混凝土宜在澆筑完畢后立即噴霧養(yǎng)護(hù)，并及早開始灑水養(yǎng)護(hù)。

3）混凝土應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)時間，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，并應(yīng)作好養(yǎng)護(hù)記錄。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉偉．提高海洋鋼筋混凝土基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的探討[J]．建設(shè)科技，2009年第3期