抗?jié)B混凝土在跨海橋施工中的應用

摘 要：抗?jié)B混凝土通過合理地選擇原材料，提高混凝土的密實度以及改善混凝土內(nèi)孔結構等方法提高混凝土的抗?jié)B性，是一種具有高抗?jié)B性能的混凝土。目前被廣泛地運用到各類工業(yè)與民用建筑的防水工程中。對于應用于跨海橋的抗?jié)B混凝土設計和施工，目前在我國尚無成熟經(jīng)驗可資借鑒，因此本文對跨海橋的抗?jié)B混凝土的設計與施工進行研究。

關鍵詞：抗?jié)B混凝土；跨海橋；施工

     眾所周知，海水環(huán)境對鋼筋混凝土具有較強的腐蝕性。對跨海橋而言，橋位區(qū)域受海洋環(huán)境影響甚大，水中氯離子、鐵離子及二氧化碳等含量較高，海水尤其對跨海橋梁下部的構造砼有很強得分解類腐蝕。例如，位于海南省?？谑泻腿齺喪械膬勺绾?，建成通車只有幾年時間就不得不加固，其主要原因就是由于浪濺區(qū)的鋼筋保護層幾乎被海水侵蝕殆盡，從而導致結構的受力鋼筋外露。

      在跨海橋工程實踐中，抗?jié)B混凝土要達到良好的防水抗?jié)B效果需要從抗?jié)B混凝土的結構細部防滲設計、施工技術措施等多方面共同入手，首先要控制好抗?jié)B混凝土的自身配制過程， 結合跨海橋工程的實際情況和本地原材料情況， 制定切實可行的配制方案，把握好施工過程，這樣才能得良好的工程效果。

一．抗?jié)B混凝土的配制機理

1 、摻外加劑法

     這種方法是在混凝土中摻入適量品種的外加劑，改善混凝土內(nèi)孔結構，割斷或堵塞混凝土內(nèi)各種孔隙、裂縫、滲水通道等，以達到改善混凝土抗?jié)B性的目的。造價低廉，施工簡單，質(zhì)量可靠，故應用的較為廣泛。

（1 ）摻入FeCl₃ 防水劑

  FeCl₃ 防水劑能與水泥水化析出的Ca(OH)₂ 反應：2FeCl₃+3Ca(OH)₂=2Fe(OH)₃+CaCl₂， 該反應所生成的滲性，同時也能提高混凝土的早期強度。

（2 ）摻入膨脹劑

     在混凝土中摻入一定比例的膨脹劑，水化生成的水化物結晶體（主要是硫鋁酸鹽針狀晶體等）體積增大，產(chǎn)生膨脹，填充了混凝土的孔隙，使之密實，建立自應力，補償了混凝土再硬化過程中的體積收縮，提高了抗?jié)B性。

（3 ）摻入引氣劑

     在混凝土中摻入適量的引氣劑可使混凝土中產(chǎn)生大量的、穩(wěn)定的小氣泡，可切斷連通毛細孔，隔斷滲水通道。同時毛細孔由親水性表面變?yōu)樵魉员砻妫瑥亩璧K了混凝土的吸水和滲水作用。

2 、骨料級配法

     骨料級配法是通過改善骨料級配，使骨料本身達到最大密實度的堆積狀態(tài)。為了降低空隙率，還應加入占有骨料量5%～8% 的粒徑小于0.16 ㎜的細粉料。同時嚴格控制水灰比、用水量及拌合物的工作性，使混凝土結構密實，提高抗?jié)B性。

3 、采用特殊水泥法

      采用無收縮不透水水泥、膨脹水泥、塑化水泥等來拌制混凝土，能夠改善混凝土內(nèi)的孔結構，有效地提高混凝土的密實度和抗?jié)B能力。

4 、富水泥漿法

     富水泥漿法是通過采用較小的水灰比、較高的水泥用量和砂率，改善水泥砂漿的質(zhì)量， 增加水泥砂漿的數(shù)量，從而達到提高混凝土的密實度，達到抗?jié)B的目的。

二．跨海橋的混凝土的抗?jié)B要求

    一般的混凝土具有一定的透水性，海洋環(huán)境中的氯離子可滲透進入混凝土內(nèi)一定深度， 當有充足的水分和氧氣參與時，混凝土內(nèi)鋼筋就會發(fā)生銹蝕。這種銹蝕作用可解釋為鐵離子和氯離子在水和氧氣共同參與下的一種電化學反應，這種反應可持續(xù)進行，使鋼筋徹底銹蝕。而抗?jié)B混凝土因其具備有不透水性，能隔離混凝土外部有害化學物質(zhì)對混凝土的侵蝕，阻止海洋環(huán)境中的氯離子滲透進入混凝土內(nèi)部，有效地防止混凝土內(nèi)部遭受侵蝕，保護結構鋼筋。

      抗?jié)B混凝土配制技術要求要使抗?jié)B混凝土的抗?jié)B等級達到設計要求，材料的選擇、配合比設計極其重要?；炷恋目?jié)B標號，意為混凝土抵抗各種介質(zhì)( H₂O 、O₂、CO₂、C l ^-、SO₄² －等) 的能力。海水中的C l^－對混凝土滲透引起的耐久性問題較為普遍，就混凝土自身來說，抵抗C l ^－滲透的能力主要取決于其內(nèi)部結構( 總空隙率、孔徑分布) 及界面性能，其中有害大孔占總空隙率的體積比越高，則對抗Cl^-滲透性就越不利，這就要求盡可能采用超細微粒填充，目前在混凝土中應用比較多的是硅粉，又叫硅灰、微硅粉或微硅粉。硅粉是工業(yè)電爐在高溫熔煉工業(yè)硅及硅鐵的過程中，隨廢氣逸出的煙塵經(jīng)特殊的捕集裝置收集處理而成。在逸出的煙塵中， S i O ₂ 含量約占煙塵總量的9 0 % ，顆粒度非常小，平均粒度在0.3 μ m 以下，故稱為微硅粉。在混凝土中加入硅粉及緩凝減水劑等，其性能得以改善，因此被廣泛使用。

      本文在提出的摻硅粉的抗?jié)B混凝土，基于三元復合法技術，即高效減水劑、粉煤灰、硅粉等材料與混凝土的基材按最佳的比率配制而成， 這樣能最大限度地減少水泥石中毛細管孔隙和混凝土中骨料與水泥石之間的界面縫隙，能極大提高混凝土的抗?jié)B性。

三．適合跨海橋的抗?jié)B混凝土的配制

1 、在選擇水泥時，經(jīng)過對普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等進行的分析與比較，并綜合考慮跨海橋工程造價， 選用符合GB175 — 1999 技術標準的普通硅酸鹽水泥即可。

2 、選用細度模數(shù)為2 . 6～2 . 9 的中砂。

3 、選用K J — 7 0 緩凝高效減水劑。

4 、添加K J — Z Ｘ阻銹劑。

5 、摻入適量的硅粉。

6、在混凝土中摻入適量的粉煤灰后能與水泥的水化物發(fā)生二次水化反應，從而使所配制的混凝土致密、強度增加，各項物理力學性能會更好。選用的粉煤灰為II 級灰即可，其技術指標為：燒失量，5.96%；細度，0.045 ｍｍ；含水量，0.32%；需水量比，104%；三氧化硫含量， 0.33%。

     在跨海橋的施工實踐中，可以發(fā)現(xiàn)混凝土的抗?jié)B標號與水膠比有非常明顯的關系，即水膠比愈小，抗?jié)B標號愈高；此外，還發(fā)現(xiàn)抗?jié)B標號與混凝土的齡期也有關。在跨海橋的基樁和承臺混凝土中，粉煤灰的摻量偏低，取代水泥不夠，從而導致混凝土的抗壓標號與抗?jié)B標號遠高于設計要求，從經(jīng)濟效益的觀點還有潛力可挖，有待進一步的摸索和總結。

四．在跨海橋工程中的抗?jié)B混凝土的施工要求

1 、注意混凝土的入模溫度。

     冬季混凝土入模不低于l ℃，春秋夏季入模溫度一般控制在比最高氣溫低2 一3 ℃為宜， 并設立可靠的測溫措施；控制混凝土內(nèi)部和表面的溫差在20℃到30℃以內(nèi)；控制混凝土溫度降低的速率在7d 內(nèi)不大于1.5℃/d，以后每天降溫不大于2 － 3 ℃/ d ，從而避免由于溫差過大和降溫過快產(chǎn)生的溫度應力超過混凝土的抗拉強度，造成混凝土開裂。

2、嚴格按已確認的混凝土施工配合比進行配料，加強所用原材料的檢查。在施工前應對拌和設備重新標定，水泥混合料材料允許偏差在± 1 % ，粗細骨料允許偏差± 2 % ，水、外加劑允許偏差± 1 % ，外摻劑采用水劑，每斗拌和時間控制在3 . 5 分鐘。

3 、采用合理的混凝土澆注、振搗方法。

     通常應橫向澆注、縱向推進，一個坡度、分層澆注、一次到頂，混凝土形成的坡度以1 ：5 到1：8 為宜，每層澆注厚度以500mm 到l000mm 為宜?；炷琳駬v要分層、定距、緊插慢拔。振動棒要分三點布置，一點置于漿頭，一點置于泵口，一點置于中間，振搗到虛漿不下沉，氣泡不上浮。為避免漏振現(xiàn)象的發(fā)生，最好要進行一次復振，但是也要注意避免過振造成混凝土離析， 振搗時間一般以15s 為宜。一般混凝土澆到設計標高后，用刮杠刮平，木抹子第一遍搓平，在初凝后終凝前進行第二遍收面，從而避免混凝土的脫水干裂。

4 、要加強混凝土的保濕保溫養(yǎng)護。

      通常要求混凝土初凝后12 小時以內(nèi)要開始養(yǎng)護，及時覆蓋塑料薄膜或者噴刷養(yǎng)護液以保濕，覆蓋草氈或麻袋以保溫。春冬季節(jié)一般帶模養(yǎng)護以5 一7d 為宜，夏季帶模養(yǎng)護時間要適當縮短，以2 一3d 為宜，并且模板外加蓋麻袋或草氈，灑水養(yǎng)護。一般抗?jié)B混凝土養(yǎng)護時間不少于14d。

5 、泌水處理的方法。

      在混凝土墊層上要設置0.5% 一2% 的排水坡度，或者設置排水溝并設置集水坑，將混凝土的泌水及時從集水坑中用潛水泵抽出；為避免混凝土泌水在構件內(nèi)部產(chǎn)生的滲水通道，混凝土通常要進行復振。

五．結束語

1、硅粉和粉煤灰及KJ — 70 緩凝高效減水劑三摻，可克服單摻粉煤灰早期強度低，也能克服單摻硅粉混凝土早期收縮大的缺點，可取代水泥，降低水化熱溫升，有利于防止早期性開裂。

2、與普通強度混凝土相比，硅粉混凝土的干縮很小，部分原因是硅粉混凝土含水量低、孔隙小，可蒸發(fā)損失的水分相對較少；更主要的原因則可能是水泥水化過程不斷地消耗原本不多的拌和水即自干燥作用，導致大部分水分離開毛細孔，引起自收縮。良好的濕養(yǎng)護，可以從外部補充水分，能夠有效降低硅粉混凝土的自收縮。

3、硅粉混凝土容易出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，施工時的工序銜接必須非常緊湊，振搗需有規(guī)律地進行，否則極易因為假凝現(xiàn)象發(fā)生漏振。

4、隨著更高減水率外加劑的出現(xiàn)，硅粉的摻量能否控制在5％左右，這樣，既可以降低因過多硅粉引起混凝土的自收縮變形，又可保證強度和耐久性，同時節(jié)約成本，這是今后在施工中需要探索解決的問題。

參考文獻：

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