海洋工程再生骨料混凝土的發(fā)展研究

高 鶴

（河北省石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

0 引言

再生骨料混凝土簡稱為再生混凝土，就是將廢棄的混凝土塊經(jīng)過清洗、破碎等工作環(huán)節(jié)，按照實際需求按照一定的比例與級配混合，部分亦或者全部代替砂石等天然骨料配制而成的新混凝土。根據(jù)大量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用再生骨料混凝土有較高的強度，可以被廣泛應(yīng)用在海洋工程中。但在現(xiàn)階段混凝土的耐久性是衡量其質(zhì)量的主要標準。因此，在海洋工程中應(yīng)用 再生骨料混凝土最為重要的是研究其耐久性，從而保障海洋工程的質(zhì)量和安全。

1 海洋工程中的再生骨料混凝土情況分析

海洋工程中應(yīng)用再生骨料混凝土是發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)的重要前提，世界諸多發(fā)達國家已經(jīng)對其進行深入研究。其中，當屬日本、韓國、美國等為領(lǐng)先國家。按照所處位置的不同，可以將海洋工程混凝土建筑分為離岸和近岸兩大類 。

1.1 海上離岸再生骨料混凝土平臺

海上油氣鉆采儲平臺等離岸構(gòu)建物被稱之為“流動的國土”。在上個世紀70年代之前，全球大多數(shù)的海上采油平臺都是以鋼鐵為主要建筑材料，而我國現(xiàn)階段有200 多座油氣鉆和儲運平臺都是鋼平臺。離岸混凝土平臺主要有海上原油、天然氣的鉆探等性能平臺。而離岸混凝土平臺大致分為浮動式和固定式。其中浮動式混凝土平臺主要有生產(chǎn)設(shè)備、儲油、原油和天然氣等，而固定式大多數(shù)都為混凝土重力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，負載量能夠直接放在最上面的土層上。沉箱在施工和牽引過程產(chǎn)生浮力，并且也可以直接作為運營期間的基礎(chǔ)部分，亦或者油、其他液體的中轉(zhuǎn)站，所以不用配置額外的儲油設(shè)備。除此之外，沉箱由于自身容積較大，不必油水替換就可以擁有更多的儲油空間，這樣在一定程度上就可以提高平臺的使用頻率[1]。在再生骨料平臺結(jié)束使用之后，還可以將其當做儲存和停靠的支撐物，可以有效避免由于腐蝕、環(huán)境污染等對海灘造成的影響。上述離岸再生骨料混凝土結(jié)構(gòu)只能夠在軟土地區(qū)建設(shè)，在150 米的海域更能夠發(fā)揮其自身作用。

1.2 超級大跨度再生骨料混凝土懸臂橋

跨度在120 米～200 米的橋梁，預(yù)應(yīng)力再生骨料混凝土橋梁比鋼結(jié)構(gòu)橋梁更加具有經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，催生出再生骨料混凝土技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，促使更大跨度的預(yù)應(yīng)力再生骨料混凝土橋梁得到更快的發(fā)展。

1.3 風(fēng)暴潮屏障和防波堤

海洋工程中的風(fēng)暴潮屏和防波堤主要是用于預(yù)防高海浪對重要海岸設(shè)施和離岸設(shè)施造成的沖擊。例如，在挪威存在的東斯海爾德風(fēng)暴潮屏障，長度大約有3千米，是世界上最大的13 個Delta 系列水壩和風(fēng)暴潮屏之一，在一定程度上保護了北海洪水受到?jīng)_擊的影響。隨著石油和天然氣的開采量的增多，海床沉降超出預(yù)期，促使再生骨料混凝土更多的應(yīng)用于海洋工程中。

2 再生骨料混凝土耐久性測試

在海洋工程中影響混凝土的原因有多種，其主要就是鋼筋腐蝕、凍害、鹽類結(jié)景壓力都等。鋼筋腐蝕會導(dǎo)致再生骨料混凝土結(jié)構(gòu)膨脹，是結(jié)構(gòu)裂開的主要影響因素。凍害即在寒冷的天氣中混凝土由于受到潮濕和浪濺影響，受到凍融循環(huán)破壞；鹽類結(jié)晶壓力就是海水中的鹽分在混凝土的孔內(nèi)部亦或者表面不平整位置由于受到飽和結(jié)晶產(chǎn)生能夠使得混凝土開裂和脫落的應(yīng)力[2]。

2.1 抗?jié)B性

在海洋工程中影響再生骨料混凝土長久性的因素都與海水有著密切的關(guān)系，對于沿海分布的海工混凝土結(jié)構(gòu)也是如此。所以，再生骨料混凝土的抗?jié)B透能力是判斷混凝土長久性的關(guān)鍵。再生骨料混凝土的滲透性可以體現(xiàn)在氣體、液體亦或者離子受壓力多個方面，同時與混凝土的孔隙率、密實度有著十分重要的內(nèi)在聯(lián)系。再生骨料混凝土的滲透性主要體現(xiàn)在抗氯離子滲透性、透水性和透氣性良好等方面，而抗氯離子滲透性主要判斷抗氯離子侵入能力和鋼筋腐蝕能力的一個重要方式，與抗?jié)B性的相關(guān)參數(shù)有著重要的聯(lián)系。

2.2 抗凍融性

再生骨料混凝土的抗凍融性，就是指混凝土在水飽和的情況下能夠經(jīng)受反復(fù)的凍融不被破壞，并且也不影響強度能力[3]。在海洋環(huán)境中，混凝土通常會完全沒入水中亦或者存在于高度潮濕的環(huán)境中，其毛細孔內(nèi)由于滲透擴散，導(dǎo)致水分飽和程度提升，加之長期處于凍冰環(huán)境中，海水比熱大導(dǎo)致熱量提升，使得混凝土的凍融循環(huán)破壞比普通環(huán)境下更加嚴重。由于再生骨料功能較高，使得再生骨料混凝土的抗凍融性的研究存在一定的差異性。根據(jù)大量的實踐發(fā)現(xiàn)，建筑廢渣混凝土具有良好的抗凍性，高于普通混凝土，其主要原因是由于再生細骨料亦或者二次破壞產(chǎn)生的粉末與粗骨料產(chǎn)生良好的級配，使得混凝土內(nèi)部的孔隙率有所減少。

2.3 抗碳化性

空氣中的二氧化碳會通過混凝土中的孔隙，遵循“由表向里”的原則進行擴散，在存在水分的前提下，與水泥石中的Ca(OH)2 發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3，導(dǎo)致混凝土中的Ca(OH)2 濃度縮減，使得成分和性能發(fā)生變化，這個過程被稱之為混凝土的碳化，是評價鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的重要方式。根據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，再生骨料混凝土的碳化能力高于普通混凝土的碳化能力，并且隨著水灰比的增長，再生骨料混凝土的碳化深度也會增長。即隨著水泥漿體密度的增大，再生骨料混凝土的碳化強度減少。尤為需要注意的是，對再生骨料進行表明的改進并不能提高抗碳化能力。

3 再生骨料混凝土應(yīng)用海洋工程的途徑

3.1 綠色應(yīng)用途徑

在現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑廢渣的增多，現(xiàn)階段的建筑垃圾大多數(shù)都未經(jīng)過任何處理，在露天堆放亦或者填埋，不僅影響耕地使用，而且還會產(chǎn)生垃圾清運費用，更為嚴重的甚至?xí)斐少Y源浪費和環(huán)境污染。我國海岸線延綿不斷，隨著海洋運輸?shù)目焖侔l(fā)展，海工混凝土的需求不斷擴大。如果使用再生骨料混凝土制作海洋工程構(gòu)件，不僅可以使得建筑垃圾得到合理利用，而且還可以使得建筑垃圾的減量化，有利于建筑廢渣的綠色應(yīng)用[4]。

3.2 施工工期有利于再生骨料混凝土的持續(xù)利用

由于海洋工程施工周期長，一般施工時間都會在一年以上，具有工期長、地點固定的特點，有利于建筑垃圾的堆放，再生骨料的生產(chǎn)，使得再生骨料混凝土可以持續(xù)利用。

3.3 有利于節(jié)約 資源，保護環(huán)境

隨著海洋工程規(guī)模的擴大，海工混凝土需求量的增多，使得天然骨料的開發(fā)也越來越緊張。通常情況下，施工企業(yè)往往會遵循“就近原則”，在施工現(xiàn)場附近的河床內(nèi)開采天然骨料。而為滿足建筑大量的需求，需要大量開采天然骨料，這可能需要多個供料點，在一定程度上會影響河床的地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。另外，建筑垃圾填埋場一般建立在河流附近，占用大量的耕地面積，造成環(huán)境污染。而建筑廢渣混凝土應(yīng)用在海洋工程，可以有效避免上述問題的發(fā)生。

4 結(jié)束語

總而言之，在海洋工程中應(yīng)用再生骨料混凝土，不僅可以有效解決城市固體廢棄物之一的建筑垃圾，而且還可以實現(xiàn)綠色建筑、保護環(huán)境的目的，以及可以深入觀察落實可持續(xù)發(fā)展觀，促進社會、經(jīng)濟、環(huán)境的常態(tài)化發(fā)展，未來擁有良好的發(fā)展空間。