深圳——高性能混凝土研究與應(yīng)用.doc

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1、深圳——高性能混凝土研究與應(yīng)用陳愛芝深圳市水泥及制品協(xié)會(huì)[提要]為提高混凝土在海洋環(huán)境中的耐久性，改善混凝土的施工性能、降低大體積混凝土的絕熱水化放熱溫升，通過選用優(yōu)質(zhì)混凝土外加劑和礦物摻和料、降低混凝土單方膠凝材料用量，配制優(yōu)質(zhì)的高性能混凝土，滿足特殊工程的高耐久性、優(yōu)良施工性能的混凝土。[關(guān)鍵詞]海水侵蝕耐久性礦物摻和料高性能混凝土前言混凝土是人造建筑材料，被廣泛用于各個(gè)建設(shè)領(lǐng)域，全國(guó)2013年底，我國(guó)城市預(yù)拌混凝土用量占混凝土總用量為173052.3萬(wàn)立方米，接近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家水平，預(yù)拌混凝土的人均占有量也己達(dá)到或超過經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家水平。深圳發(fā)展30年，高樓大廈林立，混凝土

2、的應(yīng)用到極致。目前在建的平安大廈總部為深圳第一高樓（668米），混凝土的主要標(biāo)號(hào)為C60和C70。深圳前海開發(fā)將建設(shè)為世界級(jí)金融圈，值得一提前海的建筑物均離大海相鄰，處于海洋環(huán)境之中，受海洋大氣的物理化學(xué)侵蝕，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題顯得尤為突出。海水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有著嚴(yán)重的侵蝕能力，致使混凝土的使用壽命大幅度縮短。因此，對(duì)于處于海洋條件下混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性問題成了土木工程界關(guān)注的焦點(diǎn)。研究表明，海水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用主要有以下幾方面：1、對(duì)混凝土的化學(xué)腐蝕：海水對(duì)混凝土可能造成破壞的腐蝕性成份有硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、鎂離子和堿—骨料反應(yīng)等。2、鹽類結(jié)晶侵蝕：結(jié)

3、晶侵蝕主要是碳酸鹽侵蝕，堿與空氣中的CO2作用生成含10個(gè)結(jié)晶水的碳酸鈉晶體，其體積增加2.5倍，從而產(chǎn)生很大的結(jié)晶壓力破壞水泥石結(jié)構(gòu)。3、混凝土中鋼筋的銹蝕分析以上腐蝕特征，防止堿物理和化學(xué)腐蝕的技術(shù)途徑是提高混凝土的質(zhì)量，嚴(yán)格控制集料級(jí)配和泥含量、降低水膠比、選用優(yōu)質(zhì)水泥及礦物摻和料、外加劑等，降低混凝土的空隙率，提高密實(shí)度，則可以減輕和防止混凝土耐堿性腐蝕。對(duì)于混凝土中鋼筋的保護(hù)，主要是增大保護(hù)層厚度、控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、提高混凝土的抗碳化和抗氯離子擴(kuò)散能力，同時(shí)可摻入一定量的鋼筋阻銹劑等。一、深圳前海工程環(huán)境1、工程環(huán)境調(diào)查前海位于深圳南山半島西部，伶仃洋東側(cè)，珠江口

4、岸東，緊鄰香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)和深圳機(jī)場(chǎng)?？偼顿Y巨大，混凝土總量估計(jì)約2000萬(wàn)方左右，其中涉及海工結(jié)構(gòu)的混凝土約占總量的25％左右，是國(guó)務(wù)院2010年8月26日批復(fù)的《前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃》重點(diǎn)項(xiàng)目，到2020年建成亞太地區(qū)重要的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)中心。根據(jù)該工程所處地域，為保證工程質(zhì)量，提高混凝土的耐久性，滿足海工混凝土工程耐海水和抵抗其它腐蝕性介質(zhì)侵蝕的要求，前海工程與鹽田港國(guó)際碼頭所處地域條件等同。表1.海水成份分析檢測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)結(jié)果-8-預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土PH值>4>47.4不溶物mg/L<2000<2000638可溶物mg/L<2000<5000186

5、氯化物mg/L（以CL-計(jì)）<500<120019354硫酸鹽mg/L（以SO42-計(jì)）<600<2700678硫化物mg/L（以S2-計(jì)）<100----0.904從以上分析結(jié)果可以看出，水域中CL-含量為19354mg/L，大大超過標(biāo)準(zhǔn)要求（小于1200mg/L），而其它如SO42-、S2-、PH值、可溶物、不溶物含量均符合混凝土施工要求，該工程確定主要腐蝕介質(zhì)為氯化物。2、工程用混凝土技術(shù)要求借鑒深圳鹽田港和香港九號(hào)碼頭的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)前?；炷恋哪途眯蕴岢鰢?yán)格的技術(shù)要求：a、28天齡期的混凝土：抗壓強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，吸水性不高于0.07mm/min0.5,氯離子滲

6、透阻力不得高于1000庫(kù)侖（英標(biāo)要求）；對(duì)于混凝土配合比的要求：水膠比不高于0.38，最低膠凝材料用量不低于380kg/m3，最大膠凝材料用量不超過450kg/m3，坍落度不小于120mm，一小時(shí)最大泌水量不超過凈拌和水的0.5%，停止泌水前的最大總泌水量不得超過凈拌和水的1.5%，終凝時(shí)間不得超過20小時(shí)。用于該工程的混凝土必須具有良好的耐海水侵蝕性和較高的體積穩(wěn)定性。由于其具有大體積混凝土的特征，混凝土還須具有低水化熱，入模溫度不高于30℃，澆搗后的混凝土內(nèi)部溫度控制在65℃，同時(shí)，混凝土還須具有較好的和易性、高強(qiáng)度、大流動(dòng)性。滿足工程要求，需要進(jìn)行對(duì)耐海水腐蝕高性能混凝

7、土的試驗(yàn)配制工作，以期獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。一、耐久性混凝土試驗(yàn)研究1、混凝土設(shè)計(jì)要求（1）工程混凝土特點(diǎn)是高耐久性、高強(qiáng)高體積穩(wěn)定性、耐海水侵蝕、大體積、大流動(dòng)性、低水化熱、低溫入模等。（2）以耐久性為主要目的設(shè)計(jì)高性能混凝土，設(shè)計(jì)要求能夠滿足工業(yè)化預(yù)拌混凝土生產(chǎn)，能機(jī)械化泵送施工的混凝土。混凝土的性能須具有良好的流變學(xué)特性——不泌水，不離析。以自流密實(shí)混凝土要求試驗(yàn)；硬化過程中水化熱低、體積穩(wěn)定、無(wú)裂縫或少裂縫；硬化后結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B性優(yōu)良，且滲透系數(shù)、徐變系數(shù)低而彈性模量高。（3）達(dá)到混凝土的高強(qiáng)、高