PHC管樁在濱海項(xiàng)目中的應(yīng)用

胡鵬

青島方盛置業(yè)有限公司 山東省青島市 266071

摘要：濱海地區(qū)強(qiáng)腐蝕環(huán)境條件下，PHC管樁使用受限。本文通過(guò)對(duì)管樁的腐蝕機(jī)理、影響腐蝕的因素等角度進(jìn)行分析，并通過(guò)與《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》編制組專(zhuān)家、管樁生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員共同研討，給出了具體的防腐措施，為PHC管樁在濱海工程的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：PHC管樁；濱海；防腐；腐蝕機(jī)理；CM阻銹劑；

前言

我國(guó)濱海地區(qū)多為沖積淺灘地貌，淤泥層較厚且具有腐蝕性，此類(lèi)場(chǎng)地的工程多采用樁基礎(chǔ)來(lái)傳遞建筑物的豎向荷載。根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，當(dāng)硫酸根離子、氯離子為強(qiáng)腐蝕等級(jí)時(shí)，不應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁）及混凝土灌注樁，如必須選用時(shí)需應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)論證，并采取可靠措施，確能滿足防腐蝕要求時(shí)方可使用。

PHC管樁單樁具有承載力強(qiáng)、制作周期短、施工方便、綜合造價(jià)相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，隨著產(chǎn)品防腐性能的提升及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，管樁在濱海項(xiàng)目基礎(chǔ)工程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)結(jié)合青島地區(qū)某濱海項(xiàng)目中PHC管樁的應(yīng)用，來(lái)介紹一下具體的防腐措施及要求。

1、項(xiàng)目地質(zhì)概況

該項(xiàng)目位于膠州灣北側(cè)，原地貌為濱海淺灘，距入?？诰嚯x約1.5公里。場(chǎng)主要由人工填土、全新統(tǒng)海相沼澤化層、洪沖積層組成，層厚達(dá)8～12m，故樁基是解決上部結(jié)構(gòu)荷載向下傳遞的唯一途徑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探結(jié)果及水（土）質(zhì)分析成果，場(chǎng)區(qū)地下水中硫酸根離子含量為7315mg/L，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性；場(chǎng)區(qū)地下水中氯離子含量為47353mg/L，對(duì)鋼筋具有強(qiáng)腐蝕性。

2、腐蝕機(jī)理：

通過(guò)研究管樁的腐蝕機(jī)理，發(fā)現(xiàn)腐蝕主要分硫酸鹽及氯鹽對(duì)混凝土的腐蝕以及鋼筋的銹蝕兩種。

2.1混凝土腐蝕

（1）硫酸鹽腐蝕破壞的實(shí)質(zhì)是硫酸根離子進(jìn)入到水泥石內(nèi)部，與膠凝材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有膨脹性的鈣礬石，從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂、剝落等破壞。

鈣礬石形成的方程式如下：

3CaSO4·2H2O+4CaO·Al2O3·12H2O +14H2O→3CaO· Al2O3·3CaSO4·32H2O+ Ca（OH）2

（2）氯鹽腐蝕主要是由于水中游離氯離子通過(guò)擴(kuò)散、滲透等方式侵入混凝土中，與Ca（OH）2、3CaO·2Al2O3·3 H2O發(fā)生反應(yīng)，生成易溶的CaCl2和帶有大量結(jié)晶水且比反應(yīng)物體積大幾倍的固相化合物，其反應(yīng)方程式如下：

CaCl2+3CaO·2Al2O3·6 H2O+ 25H2O→3CaO·2Al2O3·3Ca Cl2·31 H2O

2.2鋼筋銹蝕

鋼筋的銹蝕反應(yīng)過(guò)程為：

2Fe+2 H2O+ O2→2Fe++4OH-→2Fe（OH）2

鐵遇水及氧氣變成氫氧化鐵，體積根據(jù)銹蝕物的不同，可膨脹2～6倍，產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力，使混凝土沿鋼筋產(chǎn)生筋裂縫。

3、影響PHC管樁腐蝕的因素：

針對(duì)PHC管樁的腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，影響其腐蝕因素可分為外在因素和內(nèi)在因素，內(nèi)在因素主要包括：抗侵蝕材料含量，礦物摻合料、外加劑和混凝土的密實(shí)程度等；外在因素則包括：侵蝕介質(zhì)中硫酸根離子、氯離子含量，管樁的施工方法等。

3.1內(nèi)在因素

水泥是樁身混凝土的重要組成部分，其性質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著重要影響。研究表明：當(dāng)SO42-質(zhì)量濃度低于2500mg/L時(shí)，可選擇中抗硫酸鹽水泥或摻粉煤灰的普通水泥；當(dāng)SO42-質(zhì)量濃度低于8000mg/L時(shí)，可選用高抗硫酸鹽水泥或摻粉煤灰的中抗硫酸鹽水泥。

由于普通硅酸鹽水泥中孰料含量較多，因而水化產(chǎn)生的Ca（OH）2和水化鋁酸鈣含量較高，一旦水泥石遭受SO42-侵蝕，破壞較嚴(yán)重。試驗(yàn)研究表明，使用礦物摻合料能改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增加混凝土的密實(shí)性。尤其在硫酸鹽環(huán)境下，合理使用礦物摻合料能顯著提高混凝土的耐久性，是影響混凝土耐久性的重要因素。

混凝土抗壓強(qiáng)度越高，混凝土的抗?jié)B性能及抗碳化性能就越好，耐腐蝕性也越好。試驗(yàn)表明，水泥用量439kg/m3 的C30混凝土，其碳化深度只有0～0.5mm，而水泥用量 297kg/m3 的C20，碳化深度有2.0～3.0mm，可見(jiàn)采用高強(qiáng)混凝土對(duì)防止鋼筋過(guò)早的電化學(xué)腐蝕十分有利。

3.2外在因素

混凝土保護(hù)層是保證鋼筋與混凝土共同工作，從而能有效地延緩保護(hù)層內(nèi)主筋的銹蝕進(jìn)程。當(dāng)碳化深度超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，就會(huì)失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。

濱海項(xiàng)目一般淤泥層較厚，對(duì)于持力層較深的項(xiàng)目均會(huì)存在接樁的情況，因接頭端板鋼板外露，在強(qiáng)腐蝕條件下接頭的防腐都一直是管樁防腐的重點(diǎn)和難點(diǎn)。另外，施工時(shí)采用重錘沖擊對(duì)樁身造成的微裂縫也會(huì)引起腐蝕，腐蝕性地下水通過(guò)毛細(xì)空隙深入樁身內(nèi)部，加速混凝土及鋼筋的腐蝕，所以施工過(guò)程對(duì)樁身腐蝕性的影響也應(yīng)引起重視。

4、防腐措施：

通過(guò)對(duì)PHC管樁腐蝕機(jī)理和影響腐蝕因素的分析，管樁的腐蝕是與樁身材料、添加劑、保護(hù)層厚度及混凝土密實(shí)度等多種因素緊密相關(guān)。同時(shí)管樁防腐還受施工工藝、樁間接頭方式等外部因素的影響。本項(xiàng)目在樁基選型階段組織規(guī)范編制組專(zhuān)家、設(shè)計(jì)、工程及管樁廠家技術(shù)人員等參與管樁防腐的研討，有針對(duì)性的提出防腐措施，具體如下：

4.1樁身防腐要求

（1）選用摻粉煤灰及添加抗硫酸根離子及氯離子等外加劑的普通水泥，混凝土28天的抗氯離子滲透系數(shù)DRCM≤4 x 10-12 m2/s，KS150次的耐蝕系數(shù)≥0.9，外加劑應(yīng)采用GN-3型抗蝕劑或CM型品質(zhì)較好的外加劑。通過(guò)提高抗氯離子的滲透性能，添加抗腐蝕外加劑等方式，減少水灰比及硬化后混凝土內(nèi)游離鈣離子的含量，從而保證樁身混凝土本身的耐久性；

（2）樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C60，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于S1O，鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm。通過(guò)提高樁身混凝土的密實(shí)度及抗?jié)B性能、增加樁身混凝土保護(hù)層厚度，有效的提高其抗碳化能力及延緩氯離子的侵入；

（3）管樁采用免蒸壓工藝的AB級(jí)以上樁型。采用閉口封閉樁尖，樁身全長(zhǎng)采用C40微膨脹混凝土灌芯；

（4）樁長(zhǎng)15m以?xún)?nèi)宜采用單節(jié)樁，如需接樁，接頭應(yīng)避開(kāi)干濕交替部位；

（5）當(dāng)采用焊接接頭時(shí)，在接頭部位的端板涂刷防腐涂層，管樁外露鐵件應(yīng)增加腐蝕裕量2mm；

（6）樁頂標(biāo)高應(yīng)控制在室外地坪2m或以下，無(wú)地下室部分的樁身頂部1m范圍內(nèi)增設(shè)混凝土護(hù)筒，筒壁厚度不小于150mm；

（7）樁承臺(tái)墊層采用150mm 厚C20混凝土并摻加CM型防腐阻銹劑。

5、結(jié)束語(yǔ)

PHC管樁在其多年的工程實(shí)踐中已得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)管樁防腐的研究也在隨著新技術(shù)的不斷進(jìn)步而在不停地發(fā)展。從近年的研究成果可知，管樁的腐蝕是多種因素共同作用的結(jié)果，樁基的耐久性及可靠性關(guān)乎整個(gè)項(xiàng)目在今后長(zhǎng)期使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，在濱海項(xiàng)目中應(yīng)用時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。各工程的應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況，通過(guò)征詢(xún)規(guī)范編制組的專(zhuān)家意見(jiàn)，選用合適的防腐處理措施，有針對(duì)性的解決樁基的腐蝕問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘琳，呂平，等.海工鋼筋混凝土腐蝕機(jī)理及防護(hù)措施[J].建筑施工，2005（11）

[2] 劉競(jìng)，鄧德華，等.提高海洋環(huán)境鋼筋混凝土構(gòu)筑物耐久性措施綜述[J].腐蝕與防護(hù)，2008（06）

[3] 楊文武，艾紅梅，等.混凝土耐久性及應(yīng)用[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（01）

[4] 孫成，李洪錫，等.鋼筋混凝土腐蝕研究綜述[J].材料導(dǎo)報(bào)，2000（05）

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范[S]（GB50046-2008）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008