滨海盐碱地区耐久性混凝土的研究与应用

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1、滨海盐碱地区耐久性混凝土的研究与应用程棋锋  闻宝联  王春阳  李美丹（天津市市政（公路）工程研究院  中国天津300074） 摘要：首先对天津滨海盐碱地区环境进行实地调研分析并得出相应环境作用等级，然后结合《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》等相关规范，针对不同结构部位的腐蚀环境，设定不同耐久性指标。最后采用矿粉与水泥等比复掺的方法进行混凝土耐久性配合比设计，通过一系列配合比的试配筛选得到针对桩、墩柱、承台、盖梁、箱梁、桥面铺装和防撞墙的耐久性混凝土配比，并且已经广泛应用于天津滨海地区的桥梁等基础设施建设中。 关键词：滨海地区 腐蚀环境  耐久性  矿粉等比复掺 耐久性混凝土 

2、1  引  言现阶段，天津滨海新区的基础设施正以飞快的速度建设，其中包括很多大型桥梁等混凝土结构，确保滨海新区盐田环境下混凝土桥梁的耐久性并延长其使用寿命，不仅是关系到工程安全性和服役寿命的重大科技问题，而且也是关系到新区经济能否健康发展的重大社会问题。该地区是典型的盐渍土环境，加之地处北方，在盐类的物理和化学侵蚀下兼有冻融循环，混凝土结构工作环境极其恶劣，劣化速度极快，曾有三年桥墩烂根现象发生[1]。由此，对此类环境下的混凝土耐久性专题研究有着非常现实的意义。2  环境情况调研分析2008年初对渤海湾滨海地区进行实地调研，同时在不同区域提取地表水进行化学分析，得出不同地区CL-、SO

3、42-等离子的含量，并与渤海海水中各种离子含量进行比较，如表1所示。由表1可以看出，在滨海盐场等高浓盐碱地区，Cl－、SO42-、mg2+三种离子的含量极高，因为水分蒸发后留下盐碱结晶体，使得这些地区的离子浓度高出几倍甚至十几倍，腐蚀程度已经不能用F级去评定。表1渤海湾滨海地区Cl－、SO42-、mg2+含量情况调研中还发现一些高浓盐碱地区的新建混凝土桥梁结构在运营不到一年的时间里就发生严重的盐吸附，如图1。因此对这些区域的混凝土耐久性不能按普通腐蚀程度进行耐久性配合比设计。         图1黄骅港某高速公路桥3  结构混凝土耐久性要求根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》、《混

4、凝土结构耐久性设计及施工指南》、《桥梁结构高耐久性混凝土设计及施工规程》、《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》、《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》等相关规范，结合国内外关于混凝土预防性保护的最新研究进展，并结合混凝土桥梁不同部位的工作环境进行耐久性设计。桥梁不同部位的环境侵蚀作用等级及相应的抗冻要求见表2和表3。表2混凝土抗氯离子侵蚀等级划分[2]等级D级E级F级Cl—渗透系数（RCM法）/(m2/s)<7.0×10-12<4.0×10-12<4.0×10-12 表3桥梁各部位环境作用等级划分与混凝土抗冻要求部位环境作用等级典型侵蚀类型抗冻耐久性指数DF(％)桩、墩柱D级盐结晶

5、、地表水的化学腐蚀60/80承台E级氯离子、硫酸盐、冻融70盖梁D级盐结晶、氯离子（伸缩缝下）60箱梁D级氯离子、碳化60桥面铺装E级氯盐，盐冻，结晶侵蚀，80防撞墙E级氯盐、盐冻、结晶侵蚀80 4  混凝土耐久性设计    在高浓盐碱地区，混凝土结构的耐久性设计使用寿命通过高性能混凝土的良好耐久性和适当的混凝土保护层厚度达成。对于水上承台等薄弱环节，采用混凝土外部保护涂层进行保护以确保工程质量和工程使用寿命可靠性要求。4.1 高性能混凝土的设计高性能混凝土的设计中采用矿粉等比例取代水泥复掺为主，同时辅以高效减水剂，从而降低混凝土的水胶比，再掺入定量的防腐剂，增强混凝土的胶结性和抗渗透

6、性。施工中应重点保证耐久性、工作性、适用性、强度等。适用于高浓盐碱地区的高性能混凝土配制主要遵循一下几个原则：1)        保证低水胶比；2)        因地制宜尽量选用优质原材；3)        掺加足够数量的优质矿物掺和料，建议掺量35%——55%；4)        必须使用高效减水剂；5)        同时掺入一定量的防腐剂。 4.2 外部涂层保护措施    目前，针对混凝土渗透防护的涂层种类很多，但是性能和效果最好的还是高渗透改性环氧，这种材料能渗入混凝土中微米级的微细裂缝和孔隙，它具有高强度、不亲水性、具有高渗透低粘度高粘接性，是防水、防腐、补强的多功能材料，

7、也是目前海工混凝土防护采用最多的一种方法。5  工程应用5.1 项目概况天津滨海新区集疏港公路一期互通立交桥项目是2007年天津滨海新区10大重点新建项目之一。天津集疏港公路一期工程全长6.15公里，双向6车道，全部为高架桥梁，根据所处环境对结构的腐蚀作用，按不同分区由中等程度至严重程度，桥梁结构设计基准期为100年，对混凝土性能要求高。5.2 原材料1)水泥：太行山PO42.5普通硅酸盐水泥，其物理性能如表3。2)矿粉：山东建安建筑S95矿粉