港口工程高性能混凝土配合比應(yīng)用分析

魏文馨

摘要：文章通過總結(jié)國內(nèi)外已取得的高性能混凝土研究成果，以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，基于試驗(yàn)結(jié)果，通過單一摻入或組合摻入適量的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉等活性礦物，結(jié)合工程實(shí)際情況，配置高性能混凝土的性能分析，得到了適合該工程的高性能混凝土的水灰比、活性礦物摻入量的推薦值。

【關(guān)鍵詞】高性能混凝土；配合比；減水劑

1.港口工程混凝土結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理

海洋環(huán)境下，港口工程混凝土結(jié)構(gòu)的破壞主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）由于海水中存在大量的氯離子，對混凝土產(chǎn)生一定的侵蝕破壞，氯離子在進(jìn)入混凝土內(nèi)后，與水泥的水化產(chǎn)物Ca（OH）2結(jié)合生成含有大量結(jié)晶水的氧氯化鈣，氧氯化鈣在產(chǎn)生時(shí)呈極微細(xì)針狀結(jié)晶體形態(tài)，因此容易使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定程度的膨脹而導(dǎo)致侵蝕破壞；（2）在富含氯離子的海洋環(huán)境中，Ca（OH）2的溶出性速度得到很大程度的加快，由此導(dǎo)致混凝土中PH值減小，而混凝土中的各種水化物發(fā)生進(jìn)一步水解，析出較多Ca（OH）2，從而使混凝土失去了原有的膠凝性質(zhì)，混凝土發(fā)生破壞，稱之為溶出侵蝕破壞；（3）港工結(jié)構(gòu)常年浸泡在海水中，海水隨潮汐等影響，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)隨漲落潮等影響發(fā)生干濕變更，形成結(jié)晶產(chǎn)生破壞；（4）氯離子滲入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后，將導(dǎo)致混凝土中的鋼筋發(fā)生腐蝕膨脹，從而誘發(fā)鋼筋混凝土的開裂，產(chǎn)生開裂破壞。港工混凝土結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境復(fù)雜，上述幾種破壞一般組合發(fā)生，疊加破壞，加速了海洋環(huán)境下港工混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。

2.高性能混凝土主要成分的性能

本研究通過試驗(yàn)方法對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行定量分析。通常來說，港口工程高性能混凝土的組成材料，不僅包括水泥、砂、石等原材料，還包括其他重要組成材料，如：高性能添加劑和活性礦物摻合料等。這些特殊的組成成分是高性能混凝土區(qū)別于普通混凝土的根本因素。本文所指高性能外加劑主要是指高效減水劑，它可以是單一的某種高性能減水劑，也可以是由多種材料組合而成的高效減水劑，這種高效減水劑可以根據(jù)需要配制，以達(dá)到較大程度地減水、降低水灰比的效果，同時(shí)有保塑和引氣的作用。同樣，活性礦物摻合料既可以是單一的摻和料，也可以由多種摻合料組成。另外，高性能添加劑和摻合料的品種、性能以及摻入量等對高性能混凝土是否能夠達(dá)到要求起著決定性作用。

高效減水劑在我國的研究和應(yīng)用已有20年左右的記錄，在應(yīng)用方面積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。使用高效減水劑的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以較大幅度的降低混凝土配置的水灰比，能有效增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，達(dá)成港口工程高性能混凝土應(yīng)用的目標(biāo)。結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，本次分析研究選用4種在國內(nèi)具有一定規(guī)模和使用面的高效減水劑進(jìn)行對比試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果，在綜合考慮使用高效外加劑后混凝土的變化效果、來源是否廣泛以及使用是否便利、費(fèi)用是否合適等因素后，本試驗(yàn)最終選用了FDN外加劑（萘系減水劑）作為本工程高性能混凝土配合過程使用的高效減水劑。

3.高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法

本文以印尼某碼頭項(xiàng)目為例，闡述高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)建設(shè)3.5個(gè)8000t駁船泊位，碼頭岸線總長度約409m（順岸276m，擋沙堤內(nèi)側(cè)133m），護(hù)岸（圍堤）長度959m（包括南、北圍堤），擋沙堤300m，陸域形成≥14.5萬平米。

該項(xiàng)目采用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境影響，考慮港口工程耐久性要求因素，碼頭混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)采用高性能混凝土。本研究通過計(jì)算、試驗(yàn)的方法法進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化調(diào)整。在理論計(jì)算得到的配合比基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列試驗(yàn)來驗(yàn)證和調(diào)整骨料的比率、水灰比、以及外加劑的摻入量等，配制出具有良好工作性的混凝土拌和物，測試其物理性能指標(biāo)、力學(xué)性能指標(biāo)以及耐久性指標(biāo)，最后綜合考慮各種因素的影響，通過對比確定最優(yōu)的高性能混凝土的配合比。

4.高性能混凝土的配合設(shè)計(jì)

4.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)目前國內(nèi)外港口工程高性能混凝土試驗(yàn)研究標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合大量實(shí)際的港口工程對高性能混凝土的性能要求，確定本工程混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4.2材料

（1）水泥：使用525-P.II硅酸鹽水泥。

（2）骨料：砂選用顆粒級配區(qū)中的II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為2.4，級配符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，含泥量為0.4%。

（3）拌和用水為當(dāng)?shù)爻鞘凶詠硭＝?jīng)水質(zhì)檢驗(yàn)，其PH值為5.5，可溶物含量為252 mg/L，氯離子含量為94.8 mg/L，硫酸鹽含量為77.9 mg/L。

4.3配合比的確定

此次分析研究以不同水灰比配置普通混凝土作為參照組，綜合工程實(shí)際情況，在高性能混凝土水灰比允許范圍內(nèi)選擇0.35的水灰比作為參考值，在相同水灰比及使用同種高效減水劑的條件下，通過單一摻入或組合摻入不同的活性礦物摻合料來配制高性能混凝土做坍落度試驗(yàn)。本工程施工將結(jié)合工程施工實(shí)際需要來確定工程不同部位、不同施工環(huán)境、不同施工條件的混凝土配合比。

在應(yīng)用普通混凝土原材料、普通混凝土拌制和澆筑工藝的基礎(chǔ)上，通過單一摻入或組合摻入適量的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉等活性礦物，使用高效減水劑達(dá)到降低混凝土水灰比的目的，配置出的混凝土滿足《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ275-2000）的中的高性能混凝土規(guī)定，滿足高性能混凝土強(qiáng)度等級≥C45、抗氯離子滲透性能（電通量）≤1000C、混凝土坍落度≥120mm的基本要求，摻入不同或不同比例的摻合料也影響著混凝土的和易性。實(shí)際施工中可根據(jù)施工需要，可通過改變摻合料的品種或摻入量來滿足對混凝土和易性的要求。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，港口工程高性能混凝土在符合工作性能要求的前提下，應(yīng)盡量使用較小的水膠比配制混凝土，混凝土水灰比宜控制在0.30～0.40之間，粉煤灰的摻入量宜控制在30%～40%，細(xì)礦渣摻入量宜控制在60%～80%的區(qū)間。為了提高混凝土抗氯離子侵蝕的能力，提高混凝土的強(qiáng)度，可適當(dāng)摻入3%～5%的硅粉。在不同的工程中，具體摻量應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，從滿足使用性能要求和工程經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行全面考慮，通過試配測試來確定工程實(shí)際所需的混凝土最優(yōu)配合比，以達(dá)到提高港口工程混凝土性能、提高港口工程混凝土結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性及耐久性的目的。

【參考文獻(xiàn)】

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