濱海環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性控制

龔永輝

摘要：隨著臨海建筑越來(lái)越多，濱海環(huán)境對(duì)建筑物尤其是混凝土的腐蝕也越來(lái)越引起人們的重視，只有提高了混凝土的耐久性方可確保建筑物的設(shè)計(jì)使用年限，本文主要從某一濱海實(shí)體項(xiàng)目分析，從而提出幾種提高混凝土耐久性的控制方法。

關(guān)鍵詞：氯離子；耐久性；配合比；擴(kuò)散系數(shù)

Abstract：With the Linhai building is increasing, especially in coastal environment on buildings of concrete corrosion has increasingly attracted people's attention, only to improve the durability of concrete can ensure the design lifespan, this article mainly from a coastal entity project analysis, thus proposed several methods to improve the durability of concrete control method.

Key words：Chloride ion; Durability; Mix ratio; Diffusion coefficient

中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

本工程屬于填海造地工程，地處濱海環(huán)境且地下水與海水有水力聯(lián)系，因此混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到氯離子侵蝕而造成耐久性劣化。為更好地說(shuō)明耐久性控制方法，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目詳勘報(bào)告其中三個(gè)孔及海水試樣分析，提出了濱海環(huán)境下高耐久性混凝土配合比及結(jié)構(gòu)耐久性控制施工方法。

1、本工地下水質(zhì)對(duì)建筑材料腐蝕性判定表：

2、場(chǎng)地地下水情況

根據(jù)本工程地質(zhì)報(bào)告，場(chǎng)地地下水主要受大氣降水滲入、海水補(bǔ)給，徑流方向大體為東北向，水位變化因季節(jié)而異，與海水水力聯(lián)系密切，受潮汐影響，最高潮位2.0～2.5m。地質(zhì)勘察期間，測(cè)的地下水位埋深1.70～3.50m，標(biāo)高-1.19～2.76m。

一、氯離子在混凝土中的破壞機(jī)理

氯離子進(jìn)入混凝土的方式。

通常有兩種方式：

氯離子的侵蝕機(jī)理

氯離子導(dǎo)致的鋼筋銹蝕是一個(gè)很復(fù)雜的電化學(xué)過(guò)程，主要反應(yīng)式如下：

二、提高濱海環(huán)境耐久性技術(shù)要點(diǎn)

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性再設(shè)計(jì)?；炷两Y(jié)構(gòu)要想滿足建筑的設(shè)計(jì)壽命時(shí)間，在施工階段必須耐久性再次設(shè)計(jì)。在海洋環(huán)境中，需考慮氯離子腐蝕作用、混凝土碳化、硫酸鹽反應(yīng)等因素，極限狀態(tài)設(shè)定為鋼筋初始銹，選擇JSCE模型等合適的劣化模型，通過(guò)基于使用壽命的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性分析，確定混凝土材料性能、施工要求及耐久性性能構(gòu)造要求。

提高濱海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的技術(shù)措施

三、提高高耐久性混凝土配合比確定辦法

混凝土結(jié)構(gòu)氯離子擴(kuò)散系數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)確定。當(dāng)氯離子經(jīng)過(guò)保護(hù)層侵入到鋼筋表面積累到一定濃度時(shí)就會(huì)引起鋼筋銹蝕，這個(gè)引起鋼筋開(kāi)始銹蝕的氯離子濃度稱之為臨界氯離子濃度。對(duì)于臨界氯離子濃度按JSCE模型確定。

其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；表面氯離子濃度系數(shù)；混凝土施工養(yǎng)護(hù)系數(shù)；，lim為臨界氯離子濃度；為混凝土表面氯離子濃度；DRCM，0為由標(biāo)準(zhǔn)氯離子加速擴(kuò)散試驗(yàn)（RCM）所確定的28d混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)，t為計(jì)算使用壽命。

計(jì)算結(jié)果顯示，根據(jù)設(shè)計(jì)的保護(hù)層厚度要保證結(jié)構(gòu)期望的50年使用壽命，需要的混凝土擴(kuò)散系數(shù)要求在7×10－12㎡/s附近，在本工程的施工中混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為4×10－12㎡/s（均值），最大值也不超過(guò)6×10－12㎡/s。

高耐久性混凝土試配及試驗(yàn)

(1)原材料選擇及試驗(yàn)檢測(cè)

在濱海地區(qū)，混凝土用砂可能混入海砂，河砂也可能受海水污染，混凝土其它原材料，如碎石、水泥、摻合料等也可能含有微量的氯離子，在試配中除考慮對(duì)環(huán)境中的氯離子滲透帶來(lái)的鋼筋銹蝕引發(fā)的耐久性問(wèn)題，還必須對(duì)混凝土原材料中的氯離子進(jìn)行檢測(cè)和控制。原材料檢測(cè)內(nèi)容見(jiàn)下表：

（2）高耐久性混凝土配比中影響氯離子擴(kuò)散系數(shù)的主要因素。

通過(guò)類似工程及大量試驗(yàn)結(jié)果表明：

隨著混凝土水膠比的提高，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)有較大的提高，水膠比對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)有明顯的影響。在相同混凝土水膠比情況下，隨著混凝土中粉煤灰摻量的增加，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)有較大的降幅，粉煤灰摻量對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)有明顯的影響。

（3）混凝土試配，初步確定配合比：通過(guò)變化水灰比、粉煤灰摻量多種組合并調(diào)整砂率進(jìn)行試配，并摻加入超細(xì)礦粉和外加劑，檢測(cè)不同配比下混凝土的塌落度、保水性、粘聚性、強(qiáng)度、抗?jié)B性、限制膨脹率、氯離子擴(kuò)散系數(shù)等各項(xiàng)性能指標(biāo)，綜合評(píng)定選出最優(yōu)配比。

（4）樣板結(jié)構(gòu)氯離子擴(kuò)散系數(shù)檢測(cè)：經(jīng)樣板試驗(yàn)，對(duì)研制的混凝土可施工性能、成型后的外觀質(zhì)量檢查，并進(jìn)行樣板實(shí)際混凝土初始氯離子濃度、氯離子擴(kuò)散系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、實(shí)際保護(hù)層厚度、耐性指數(shù)、表面透氣性、透水性、干縮及自收縮性能檢測(cè)和耐久性評(píng)估。

為對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體耐久性能喝抗裂性能進(jìn)行檢驗(yàn)，須在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行同條件樣板試驗(yàn)。樣板試驗(yàn)同時(shí)具備檢驗(yàn)混凝土在實(shí)際模版工藝、施工振搗工藝條件、施工環(huán)境及運(yùn)輸條件的工作性能、成型后混凝土外表觀感質(zhì)量（色澤、色差、氣泡）等的職能，以便進(jìn)一步優(yōu)化配合比、完善施工工藝。

（5）配合比確認(rèn)：經(jīng)樣板結(jié)構(gòu)檢測(cè)，對(duì)研制的混凝土可施工性能、成型后的外觀質(zhì)量檢查，并進(jìn)行樣板實(shí)際混凝土初始氯離子濃度、氯離子擴(kuò)散系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、實(shí)際保護(hù)層厚度、耐久性指數(shù)、表面透氣性、透水性、干縮及自收縮性能檢測(cè)和耐久性評(píng)估。根據(jù)樣板結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)估情況，確定最終混凝土配合比。

四、濱海氯離子環(huán)境高耐久性混凝土結(jié)構(gòu)施工的注意事項(xiàng)

1、嚴(yán)格按配合比進(jìn)行試配，對(duì)所用的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，嚴(yán)格控制含有堿骨料、鹽害等不利成分。

2、對(duì)于鋼筋密集部位，必須從鋼筋翻樣、鋼筋加工及綁扎三方面進(jìn)行控制，特殊復(fù)雜時(shí)，可通過(guò)電腦放樣、現(xiàn)場(chǎng)做樣板的方式，確定合理的鋼筋綁扎方式。

3、嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層的厚度，保證保護(hù)層厚度無(wú)負(fù)偏差。

4、加強(qiáng)埋入對(duì)地下的混凝土基礎(chǔ)防水層施工質(zhì)量的控制及成品保護(hù)。

5、加強(qiáng)對(duì)模版安裝精度、剛度的控制，同時(shí)，表面質(zhì)量交叉的模板必須進(jìn)行更換。

6、加強(qiáng)對(duì)混凝土振搗質(zhì)量的控制，保證混凝土的密實(shí)度及不出現(xiàn)明顯的外觀質(zhì)量缺陷。

7、加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)及混凝土表面的保護(hù)。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。