提高沿海水工鋼筋砼構(gòu)件耐久性的技術(shù)措施

劉洪濤 ，李 杰 ，孫喜壯

（1.日照市東港區(qū)水利局，山東 日照 276800;2.日照市東港區(qū)水利建筑安裝工程處，山東 日照 276800；3.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013）

近年來，通過對沿海一些水利工程檢查，發(fā)現(xiàn)靠近沿海的閘板、橋涵等鋼筋砼構(gòu)件中的鋼筋有些被滲水而發(fā)生銹蝕，特別是施工質(zhì)量較差的鋼筋混凝土構(gòu)件，因?yàn)殇摻畹匿P蝕，正常使用幾年后，就會(huì)產(chǎn)生順筋脹裂，導(dǎo)致鋼筋混凝土耐久性降低。本文以于家村防潮閘、交通橋施工為例，提出了提高沿海水利工程鋼筋混凝土耐久性應(yīng)采取的措施。

1 原因分析

混凝土耐久性是指混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用，并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性的能力，根據(jù)現(xiàn)場檢查的鋼筋砼構(gòu)件存在的問題，分析原因如下：

1.1 混凝土施工質(zhì)量差

混凝土施工支模時(shí)，如果地基處理不好，澆注混凝土就使受力的支撐發(fā)生沉降，造成構(gòu)件彎曲變形而產(chǎn)生裂縫；或者圖紙尺寸掌握不準(zhǔn)，造成鋼筋砼構(gòu)件尺寸不符合設(shè)計(jì)要求，模板支的縫隙過大、孔洞不修補(bǔ)，振搗不密實(shí)、骨料施工配合比不準(zhǔn)等原因，使混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、露筋、孔洞等缺陷；混凝土配合比不準(zhǔn)、攪拌不均勻、模板內(nèi)雜物清理不干凈、木模板不澆水濕潤，造成混凝土強(qiáng)度不足，拌制混凝土前不試配，攪拌混凝土不計(jì)量，使用的外加劑沒經(jīng)試驗(yàn)；混凝土澆注后，養(yǎng)護(hù)不到位，致使混凝土受凍或水分蒸發(fā)過快，造成混凝土的強(qiáng)度不足或出現(xiàn)裂縫。以上幾項(xiàng)都可造成鋼筋砼耐久性降低。

1.2 混凝土的碳化

混凝土的碳化使混凝土的堿度降低，碳化到鋼筋表面時(shí)，使鈍化膜遭到破壞，鋼筋就開始腐蝕；碳化顯著增加混凝土的收縮，使混凝土抗壓強(qiáng)度增大，以致產(chǎn)生細(xì)微裂縫，從而使混凝土抗拉、抗折強(qiáng)度降低。對于普通硅酸鹽，水化產(chǎn)生的氫氧化鈣可達(dá)到整個(gè)水化產(chǎn)物的10%～15%，一方面，它是混凝土高堿度的提供源和保證者，對保護(hù)鋼筋起著十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不穩(wěn)定的成分之一，很容易與環(huán)境中的酸性介質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，使混凝土碳化，并逐步延伸至鋼筋，使鋼筋開始銹蝕。

1.3 堿骨料反應(yīng)破壞

堿骨料反應(yīng)是指混凝土原材料攜帶的堿性氧化物含量較高時(shí)，會(huì)與骨料中所含的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在骨料表面生成堿－硅酸凝膠，吸水后產(chǎn)生較大的體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂。

1.4 鋼筋銹蝕

水泥中氯化鈣生成氫氧化鈣，使混凝土中含有大量的氫氧根離子，使pH值一般可達(dá)到12.5～13.5，鋼筋在這樣的高堿環(huán)境中，表面容易生成一層鈍化膜，這種鈍化膜能阻止鋼筋的銹蝕，只要這層鈍化膜遭到破壞，鋼筋就開始銹蝕。在萬寶防潮堤一進(jìn)水鋼筋砼閘門板銹跡嚴(yán)重。當(dāng)時(shí)是冬季施工，澆筑混凝土?xí)r摻入了含有氯鹽的外加劑；攪拌混凝土用的含氯鹽的（河水、海水）混合水；料場不凈，河沙中又摻進(jìn)了海砂；從而使大量氯離子進(jìn)入了閘門板混凝土。另外加上鋼筋砼閘門板長期受海潮沖擊，在海水浸泡下，氯鹽通常通過混凝土的宏觀、微觀缺陷，滲入到混凝土中并達(dá)到鋼筋表面，直接或間接破壞混凝土的包裹作用及鋼筋鈍化的高堿度兩種屏障,使之發(fā)生銹蝕繼而銹蝕產(chǎn)物體積膨脹,使混凝土保護(hù)層開裂與脫落。

2 提高鋼筋砼耐久性的技術(shù)措施

結(jié)合于家村防潮閘、交通橋施工，分析措施如下：

2.1 工程簡介

于家村防潮閘、交通橋位于日照市大沙洼林場東臨海側(cè)，于家村河入?？谔帯Ｔ摲莱遍l按20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主建筑物為2級。閘室總凈寬40m，共分10孔，閘室順?biāo)飨蜷L11.5m，垂直水流向長50.44m，底板厚1.0m。閘門高2.5m，寬4.28m，為C25鋼筋砼梁板式平面閘門。防潮閘上設(shè)機(jī)架橋，機(jī)房凈高3.3m，寬3.16m，磚混結(jié)構(gòu)。閘室兩端各設(shè)橋頭堡一座，布置樓梯、配電設(shè)施，共三層，總建筑面積564.04m2；閘室上游鋪蓋、漿砌石護(hù)坦長均為10.5m；閘室下游消力池、海漫和防沖槽分別為10.0m、10.0m、3.5m；鋪蓋、消力池兩側(cè)為C25鋼筋砼擋土墻。交通橋三跨T型梁裝置于南北邊墩和中縫墩上，全長50.04m，橋面凈寬8.5m，荷載標(biāo)準(zhǔn)按汽-20、掛-100校核。該工程施工完畢運(yùn)行至今，對當(dāng)?shù)厮a(chǎn)養(yǎng)殖、國家森林公園保護(hù)及促進(jìn)旅游開發(fā)等發(fā)揮了極大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

2.2 加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制

1）防潮閘水泥采用425號抗侵蝕性水泥，擬用部位的適宜水泥品種要求見表1。

表1 擬用部位的適宜水泥品種要求

2）細(xì)骨料采用質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈、級配良好的天然河砂。砂的細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0，其技術(shù)要求見表2。

表2 細(xì)骨料（天然砂）的質(zhì)量技術(shù)要求

3）粗骨料采用質(zhì)地堅(jiān)硬，粒形、級配良好的碎石，其質(zhì)量技術(shù)要求見表3。

表3 粗骨料（碎石）的質(zhì)量技術(shù)要求

2.3 使用環(huán)氧涂層鋼筋

針對溶解氧腐蝕和氯鹽腐蝕，增加鋼筋的保護(hù)層厚度。一般情況下，碳化的深度、氯離子滲透的深度和時(shí)間的平方根成正比，故增加鋼筋的保護(hù)層厚度將延長鋼筋脫鈍和氯離子滲透至鋼筋表面的時(shí)間。環(huán)氧涂層鋼筋是采用靜電粉末噴涂的方法對鋼筋表面加工制作的，能保證涂層與基體鋼筋的良好粘結(jié)，從而使鋼筋具備較好耐堿性、耐化學(xué)腐蝕性。防潮閘采用增加保護(hù)層厚度的措施，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度見表4。

2.4 加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量控制

1）板模設(shè)計(jì)。在支模板前，做好板模設(shè)計(jì)，使其具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，可靠地承受澆注混凝土的重量側(cè)壓力以及施工過程中所產(chǎn)生的其它荷載。防潮閘閘墩模板均采用定型加工制作的鋼模板，大縫墩1套、小縫墩2套；在支模板時(shí)要做到接縫嚴(yán)密、不得跑漿、漏漿，同時(shí)要保證各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形狀，幾何尺寸及相互位置的正確；正確留設(shè)和處理施工縫。

2）鋼筋下料、綁扎。鋼筋要注意防銹、除銹，在進(jìn)料之前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的鋼筋種類、鋼號、規(guī)格和廠家提供的出廠質(zhì)量證明書或試驗(yàn)單，在準(zhǔn)備購進(jìn)的鋼筋中，按不同級別、規(guī)格的鋼筋分別抽樣作拉力、延伸率、冷彎試驗(yàn)。鋼筋在下料之前，首先應(yīng)該計(jì)算錨固筋長度，以免下料返工，浪費(fèi)工料。在綁扎過程中，要嚴(yán)格按照國家的有關(guān)規(guī)范執(zhí)行，做到材質(zhì)、根數(shù)、直徑、間距、接頭、綁扎位置、焊接等符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。

3）鋼筋混凝土澆筑。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的混凝土標(biāo)號配合比執(zhí)行，攪拌時(shí)準(zhǔn)確控制各種材料的用量誤差在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。混凝土的攪拌時(shí)間要達(dá)到要求，保證混凝土的和易性和塌落度符合要求。澆注前將模板內(nèi)的所有雜物清理干凈，澆注時(shí)要設(shè)專人振搗，嚴(yán)禁漏振防止蜂窩、麻面、露筋等現(xiàn)象出現(xiàn)。正確留置和處理施工縫，使其留設(shè)的位置、接搓的處理符合有關(guān)規(guī)定；混凝土澆筑完畢后，必須按規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持必要的濕度，冬季施工按照規(guī)定摻加防凍劑，做好保溫措施，保證水泥水化正常進(jìn)行，防止發(fā)生干縮裂縫。

2.5 使用混凝土外涂覆層

外涂覆層有水泥基涂層（如水泥砂漿層、聚合物砂漿層等）、滲透性涂層、浸漬性涂層以及各種涂料、瀝青焦油、油漆、樹脂等。防潮閘閘門板、交通橋梁板采用外涂防銹漆的措施。

2.6 使用改善混凝土耐久性的外加劑

改善混凝土耐久性的外加劑包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。其中引氣劑是在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。主要有松香熱聚物、松香皂和烷基苯磺酸鹽等。引氣劑可改善混凝土拌合物的和易性，減少泌水離析，并能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性；同時(shí)，含氣量的增加，混凝土彈性模量降低，對提高混凝土的抗裂性有利。防潮閘用的是引氣劑、阻銹劑。

3 結(jié) 語

沿海水利工程鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕降低了鋼筋混凝土耐久性，已越來越引起人們的重視，只有采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，并在具體施工中嚴(yán)格要求，才能使沿海水利工程混凝土質(zhì)量有可靠保證。為提高鋼筋混凝土的耐久性，防潮閘選用了優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水和骨料，還摻入了足夠數(shù)量的礦物集料和外加劑，因而減少了水泥用量、混凝土內(nèi)部空隙率以及體積收縮;在施工過程中，要加強(qiáng)施工各環(huán)節(jié)控制，嚴(yán)把混凝土施工質(zhì)量關(guān)，確保水灰比、坍落度在要求范圍內(nèi)，混凝土振搗嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行操作，同時(shí)重視混凝土振搗后的抹面工作，只有這樣，才能使鋼筋混凝土耐久性得到提高。