高性能混凝土应用研究
作者 :  李梅 李闪闪

  【摘要】青岛是我国目前海洋工程发展十分迅速的城市之一,无论是高速公路建设还是海湾工程的建设已为世人所瞩目,作为目前青岛在建第二大海湾工程陈家贡湾特大桥位于胶南市琅琊镇的陈家贡海湾,起于陈家贡村西北,止于尹家圈村东北,属滨海地貌,地形比较平坦。全桥总长1811.5米、孔数-孔径为60-30m,为装配式预应力混凝土连续T梁桥。是我国目前在建的较为罕见的大型海洋工程。
  【关键词】特大桥 海工混凝土 耐久性 浅谈 应用
  1 陈家贡湾特大桥混凝土结构布置和耐久性设计
  1.1 陈家贡湾特大桥混凝土结构布置 陈家贡湾特大桥孔数―孔径(孔―米)为60―30m,为装配式预应力混凝土连续T梁桥,桥梁上部结构:六孔一联、全桥共十联,行车道板与桥面铺装采用剪力钢筋连接;桥梁下部结构:桥墩采用双悬臂预应力薄壁墩,墩柱为主截面3×1.5米的带竖肋矩形截面,基础采用柱式台、桩基础或重力台、扩大基础。混凝土设计强度根据不同部位在C35~C50之间。
  1.2 陈家贡湾特大桥附近海域气象环境 陈家贡湾特大桥地处东亚季风比较发达的黄海之滨,受季风和海洋气候的影响,四季变化比较明显,属南温带湿润季风气候类型:夏季空气湿润,雨量充沛;冬季气候干燥,时长稍寒。多年年平均最低气温为9.1℃、最高气温为15.9℃。最热出现在八月,月平均气温为25℃,最冷出现在一月,月平均气温为-4.5℃。年平均相对湿度为72%,累年全年蒸发量平均为1462.2毫米,其中全年以五月份为最高,累年平均达到180.1毫米,一月最小,仅为54.8毫米,海区全年盐度一般在15.00~34.00‰之间变化,属强混合型海区,海洋环境特征明显。
  2 提高海工混凝土耐久性的技术措施
  提高海工耐久性混凝土的主要技术措施有:
  2.1 海工耐久性混凝土 其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂复合,配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料,形成低水胶比,高密实、高耐久的混凝土材料。
  2.2 提高混凝土保护层厚度 这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加,当混凝土保护层过薄时,易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用,钢筋过早锈蚀,降低结构强度和延性;当保护层厚度过厚时,由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。
  2.3 混凝土保护涂层 完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触粘结的特点,其于砼粘结力不小于1.5Mpa,并且与砼表面的强碱性相适应,延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化,逐渐丧失其功效,一般寿命在5~10年,只能作辅助措施。
  2.4 阻锈剂 阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜,其品质对混凝土的主要物理性能、力学性能无不利影响,从而延长钢筋混凝土的使用寿命。但由于其有效用量较大,作为辅助措施较为适宜。
  4 陈家贡湾特大桥高性能混凝土原材料耐久性
  4.1 试验用原材料及其物理化学性能
  4.1.1 水泥 试验中采用了P.Ⅱ52.5,有关性能参数见下表。
  4.1.2 高炉磨细矿渣(S95)
  高炉磨细矿渣(S95)的有关性能参数见表
  4.1.3 硅粉
  硅粉的有关性能参数见表
  4.1.4 粗骨料
  混凝土配制试验用石为5~25mm连续级配碎石。
  4.1.5 细骨料
  混凝土配制试验用砂检验结果如表
  4.1.6 减水剂
  试验采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土减水剂。
  4.1.7 拌和用水
  饮用水。
  4.2 试验方案和主要试验方法 从高性能海工混凝土的基本要求出发,在原材料的优选试验中,以混凝土的坍落度和扩展度评价混凝土的工作性,以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能,以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能,并以耐久性能为首要要求。
  试验中所采用的主要试验方法有:
  4.2.1 坍落度、扩展度 混凝土的坍落度、扩展度按《新拌混凝土性能试验方法》GBJ80-85测定。
  4.2.2 抗压强度 混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定。
  4.2.3 混凝土的抗冻性能 试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)进行。
  4.2.4 混凝土的电通量和氯离子扩散系数快速试验 NEL-PER型混凝土电通量测定仪来评价混凝土抵抗氯离子渗透能力的标准。试验仪器采用北京耐尔NEL-PER型混凝土电通量测定仪。通过在¢95×50mm的混凝土试样两端施加60V的直流电压,通过检测6hrs内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性。
  用RCM-DH型氯离子扩散系数测定仪测定混凝土氯离子扩散系数的试验方法,RCM法参照DuraCrete非静态电迁移原理制定,定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力,本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件。将标准养护28天的混凝土试件浸泡于质量浓度为3.0%的NaCl溶液中至指定龄期后,用混凝土切割机将混凝土试件切割成直径=100±1mm,高=50±2mm的试件。将试件放入电解槽的夹具中,注入1L 0.2mol/L KOH正极溶液与1L含5% NaCl的0.2mol/L KOH负极溶液,用测试机主机电源进行电迁移过程,劈开试件,用0.1mol/LAgNo3溶液测定显色深度,最后用软件计算混凝土试件的氯离子扩散系数。
  4.3 混凝土配合比设计 试验主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能
  4.4 高性能混凝土性能试验结果及分析 混凝土的物理力学性能试验结果,常规耐久性能试验结果
  高性能海工混凝土的氯离子扩散系数和抗冻性能
  高性能海工混凝土与普通混凝土相比较,具有优良的工作性能、相近的物理力学性能和优异的耐久性能,尤其是其耐海水腐蚀性能,混凝土氯离子扩散系数可小于3.0~1.0E-12m2/s
  参考文献:
  1.江见鲸主编.混凝土结构学,中国建筑工业出版社,1998
  2.袁国干主编.配筋混凝土结构设计原理.同济大学出版社,1990
  作者简介:
  李梅、女、1988年7月、河南省方城县人、大专、助理工程师 、工作于河南润恒建筑工程有限公司
  李闪闪、女、1988年7月、河南省郑州市人、大专、助理工程师 、工作于河南润恒建筑工程有限公司

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