近海段海工混凝土的研究
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【摘 要】滨海段混凝土随季节潮汐变化遭受海水冲刷及荷载影响，环境条件恶劣，海水中游离硫酸根离子SO42-和Cl-等腐蚀性离子含量偏多。为满足标准要求并保证设计使用寿命，根据项目建设标准要求，海工耐久混凝土以耐久性为基础，特点是掺加合格的矿物掺和料和高效减水剂、抗硫酸盐、抗氯离子外加剂，从而取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并通过制作上的严格质量控制，使其达到在海洋环境中具有良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。
【Abstract】The concrete in the coastal section is affected by seawater erosion and load along with seasonal tidal changes. The environmental conditions are harsh， and the content of free sulfate ions of SO42- and Cl- and other corrosive ions， such as Cl-， in seawater are relatively high. In order to meet the standard requirements and ensure the designed service life， and according to the project construction standard requirements， marine durable concrete takes the durability as the basis， and it is characterized by the addition of qualified mineral admixtures and superplasticizers， sulfate resistance and chloride ion resistance additives， so as to obtain lower water-cement ratio and less cement consumption. And then， through strict quality control in production， it can achieve good workability， uniformity， compactness and volume stability in marine environment.
.【關键词】抗硫酸盐；氯离子；海工混凝土
【Keywords】sulfate resistance； chloridion； marine concrete
【中图分类号】TV43 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）03-0186-02
1 引言
近海段抗腐蚀海工混凝土的试验研究，在参考欧洲标准要求的过程中，通过采用大掺量粉煤灰和微硅粉双掺技术，掺用高效缓凝减水剂及高抗硫酸盐外加剂等辅助材料，生产出高性能海工混凝土。
2 环境等级分析
近海段海洋环境的特殊性，使暴露在海洋中的钢筋混凝土构筑物，受到海水腐蚀及环境等级、气候条件、海潮压力等因素的影响下，仅几年就会出现明显的混凝土剥蚀、开裂及钢筋锈蚀等现象。本文结合安哥拉国家旅游区近海段施工的特殊情况，按照欧洲设计规范及技术要求，对海工混凝土进行了试验研究。环境条件恶劣、保护层不足、硫酸根离子和氯离子渗透导致的钢筋锈蚀是混凝土结构破坏的最主要原因。
3 近海段钢筋混凝土的海水腐蚀机理
3.1 海水成分分析
委托安哥拉国家试验室进行了近海段地下水及海水试验分析，近海段及海水中主要成分氯化物、硫酸盐及一些不溶物，其中SO42-、Cl-超标严重，影响海工混凝土结构寿命的主要因素有：结构的保护层厚度和腐蚀性硫酸根离子、氯离子的渗透系数。这也是在施工过程需重点控制的。
3.2 氯离子、硫酸盐侵蚀
钢筋钝化膜的形成：氯离子（Cl-）与其他阴离子（如OH-、O2-）共存并竞相被吸附时，Cl-具有优先被吸附的趋势，钢筋钝化层表面附近被Cl-局部酸化，使钢筋表面阳极电解液的pH值被局部降低，当混凝土液相中氯离子含量超过0.6倍的OH-浓度时，钢筋的钝化膜将被溶解。
水泥水化物中的CH（Ca（OH）2）和C3AH是最容易受硫酸盐离子腐蚀的，混凝土与硫酸盐溶液接触时，产生钙矾石，造成混凝土膨胀。除此以外，硫酸钠、硫酸镁溶液与CH和CSH水化凝胶反应，形成结晶石膏，也会引起混凝土的膨胀与开裂[1]。
4 试验研究材料
4.1 细集料
细集料选用级配良好、颗粒坚硬、强度高、耐风化的中粗河砂。
4.2粗集料
粗集料应采用符合交通部标准JTJ 275—2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》[2]的规定及其他相关技术规范要求。
4.3 水泥
配制高性能海工耐久混凝土不得使用立窑水泥，应避免使用早强、水化热较高和高C3A含量的水泥。
4.4 矿物掺合料
用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨细的各种矿物掺合料，其主要特征是磨细矿物材料，细度比水泥颗粒小，主要用于改善混凝土的耐久性和工作性。
①粉煤灰。用于水泥和混凝土中的粉煤灰是指电厂粉煤炉烟道气体中收集的粉末。②硅粉。作为超细填料，补充由于粗细骨料在骨架填充过程中，引起的空隙，并起到胶结作用。
4.5 水
混凝土拌合用水易采用饮用水，并应符合JTJ 041—2000《公路桥涵施工技术规范》[3]的要求，不得采用海水。 4.6 高效减水剂
MNC-P型泵送剂可满足0～40℃气温下的泵送混凝土施工要求，垂直泵送≥100m，水平泵送≥500m，减水率达25%，大流动性坍落度为250mm，1h坍落度经时损失≤20mm，属无氯低碱型产品。
4.7 高抗硫酸盐外加剂GN
①GN混凝土防盐蚀剂经中国国家建材监督检测中心2008-2013年连续多年抽检抗腐蚀系数（K值），一直保持在112%～115%，优于其他防腐剂（90%～100%水平）的10个百分点以上。②每立方米防盐蚀混凝土最多只需掺加GN防盐蚀剂12kg。
5 海工混凝土耐久性考虑因素
5.1 提高密实性
减少混凝土内部孔隙数量，提高混凝土的密实性，可以有效阻断外部侵蝕离子（主要为Cl-、SO42-、Mg2+、Na+等）进入混凝土内部的通道，从而提高混凝土的耐久性。
5.2 材料组成的优化
材料的组成与结构决定其性能，优化混凝土配合比组成可以改善水化物的物相和结构[4]。
①引入粉煤灰、硅粉等工业副生成材料。粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和f-CaO（游离氧化钙）都是活性的有利成分，可以提高Cl-的物理吸附性能，含有较多Al2O3能够发生水化反应，提高Cl-的化学固化，降低混凝土中的自由Cl-，从而提高混凝土的抗钢筋锈蚀性能。硅粉中主要成分为SiO2，其含量越高微硅粉的性能越高，降低孔隙率，提高少害孔和无害孔的比例，增加混凝土的密实性。降低混凝土的水化温度以及由此引起的原始微裂缝等。
②掺加高性能外加剂。通过降低水灰比，提高混凝土的密实性和耐久性。
6 结论
本文通过从原材料方面配伍，其中掺加了矿粉和粉煤灰的高性能混凝土，既改善了混凝土的性能，又降低了混凝土的生产成本，有利于海工高性能混凝土的推广应用。随着建筑技术的不断更新改进，高性能海工混凝土必将是未来混凝土技术发展的方向。
【参考文献】
【1】GB/T 14684—2011 建筑用砂[S].
【2】JTJ 275—2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].
【3】JTJ 041—2000 公路桥涵施工技术规范[S].
【4】GB 8076—2008 混凝土外加剂[S].
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