抗?jié)B混凝土在跨海橋施工中的應(yīng)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(shí)度以及改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)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(yùn)用到各類工業(yè)與民用建筑的防水工程中。對于應(yīng)用于跨海橋的抗?jié)B混凝土設(shè)計(jì)和施工，目前在我國尚無成熟經(jīng)驗(yàn)可資借鑒，因此本文對跨海橋的抗?jié)B混凝土的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行研究。

關(guān)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(qiáng)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(gòu)造砼有很強(qiáng)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(shí)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(hù)層幾乎被海水侵蝕殆盡，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的受力鋼筋外露。

      在跨海橋工程實(shí)踐中，抗?jié)B混凝土要達(dá)到良好的防水抗?jié)B效果需要從抗?jié)B混凝土的結(jié)構(gòu)細(xì)部防滲設(shè)計(jì)、施工技術(shù)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(jié)合跨海橋工程的實(shí)際情況和本地原材料情況， 制定切實(shí)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(jī)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(jié)構(gòu)，割斷或堵塞混凝土內(nèi)各種孔隙、裂縫、滲水通道等，以達(dá)到改善混凝土抗?jié)B性的目的。造價(jià)低廉，施工簡單，質(zhì)量可靠，故應(yīng)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(yīng)：2FeCl₃+3Ca(OH)₂=2Fe(OH)₃+CaCl₂， 該反應(yīng)所生成的滲性，同時(shí)也能提高混凝土的早期強(qiáng)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(jié)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(shí)，建立自應(yīng)力，補(bǔ)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(xì)孔，隔斷滲水通道。同時(shí)毛細(xì)孔由親水性表面變?yōu)樵魉员砻?，從而阻礙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(dá)到最大密實(shí)度的堆積狀態(tài)。為了降低空隙率，還應(yīng)加入占有骨料量5%～8% 的粒徑小于0.16 ㎜的細(xì)粉料。同時(shí)嚴(yán)格控制水灰比、用水量及拌合物的工作性，使混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，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(jié)構(gòu)，有效地提高混凝土的密實(shí)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(dá)到提高混凝土的密實(shí)度，達(dá)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(jìn)入混凝土內(nèi)一定深度， 當(dāng)有充足的水分和氧氣參與時(shí)，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(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)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(xué)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(jìn)入混凝土內(nèi)部，有效地防止混凝土內(nèi)部遭受侵蝕，保護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋。

      抗?jié)B混凝土配制技術(shù)要求要使抗?jié)B混凝土的抗?jié)B等級達(dá)到設(shè)計(jì)要求，材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)極其重要?；炷恋目?jié)B標(biāo)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(jié)構(gòu)( 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(xì)微粒填充，目前在混凝土中應(yīng)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(fù)合法技術(shù)，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(xì)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(shí)，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(jìn)行的分析與比較，并綜合考慮跨海橋工程造價(jià)， 選用符合GB175 — 1999 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥即可。

2 、選用細(xì)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(yīng)，從而使所配制的混凝土致密、強(qiáng)度增加，各項(xiàng)物理力學(xué)性能會更好。選用的粉煤灰為II 級灰即可，其技術(shù)指標(biāo)為：燒失量，5.96%；細(xì)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(shí)踐中，可以發(fā)現(xiàn)混凝土的抗?jié)B標(biāo)號與水膠比有非常明顯的關(guān)系，即水膠比愈小，抗?jié)B標(biāo)號愈高；此外，還發(fā)現(xiàn)抗?jié)B標(biāo)號與混凝土的齡期也有關(guān)。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(dǎo)致混凝土的抗壓標(biāo)號與抗?jié)B標(biāo)號遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求，從經(jīng)濟(jì)效益的觀點(diǎn)還有潛力可挖，有待進(jìn)一步的摸索和總結(jié)。

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(shè)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(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，造成混凝土開裂。

2、嚴(yán)格按已確認(rèn)的混凝土施工配合比進(jìn)行配料，加強(qiáng)所用原材料的檢查。在施工前應(yīng)對拌和設(shè)備重新標(biāo)定，水泥混合料材料允許偏差在± 1 % ，粗細(xì)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(shí)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(yīng)橫向澆注、縱向推進(jìn)，一個(gè)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。混凝土振搗要分層、定距、緊插慢拔。振動棒要分三點(diǎn)布置，一點(diǎn)置于漿頭，一點(diǎn)置于泵口，一點(diǎn)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(jìn)行一次復(fù)振，但是也要注意避免過振造成混凝土離析， 振搗時(shí)間一般以15s 為宜。一般混凝土澆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用刮杠刮平，木抹子第一遍搓平，在初凝后終凝前進(jìn)行第二遍收面，從而避免混凝土的脫水干裂。

4 、要加強(qiáng)混凝土的保濕保溫養(yǎng)護(hù)。

      通常要求混凝土初凝后12 小時(shí)以內(nèi)要開始養(yǎng)護(hù)，及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者噴刷養(yǎng)護(hù)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(hù)以5 一7d 為宜，夏季帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間要適當(dāng)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(hù)。一般抗?jié)B混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。

5 、泌水處理的方法。

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

五．結(jié)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(qiáng)度低，也能克服單摻硅粉混凝土早期收縮大的缺點(diǎn)，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(qiáng)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(dǎo)致大部分水分離開毛細(xì)孔，引起自收縮。良好的濕養(yǎng)護(hù)，可以從外部補(bǔ)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(shí)的工序銜接必須非常緊湊，振搗需有規(guī)律地進(jìn)行，否則極易因?yàn)榧倌F(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(qiáng)度和耐久性，同時(shí)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(xiàn)：

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