提高沿海水工鋼筋砼構件耐久性的技術措施

劉洪濤 ，李 杰 ，孫喜壯

（1.日照市東港區水利局，山東 日照 276800;2.日照市東港區水利建筑安裝工程處，山東 日照 276800；3.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013）

近年來，通過對沿海一些水利工程檢查，發現靠近沿海的閘板、橋涵等鋼筋砼構件中的鋼筋有些被滲水而發生銹蝕，特別是施工質量較差的鋼筋混凝土構件，因為鋼筋的銹蝕，正常使用幾年后，就會產生順筋脹裂，導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采取的措施。

1 原因分析

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

1.1 混凝土施工質量差

混凝土施工支模時，如果地基處理不好，澆注混凝土就使受力的支撐發生沉降，造成構件彎曲變形而產生裂縫；或者圖紙尺寸掌握不準，造成鋼筋砼構件尺寸不符合設計要求，模板支的縫隙過大、孔洞不修補，振搗不密實、骨料施工配合比不準等原因，使混凝土出現蜂窩、麻面、露筋、孔洞等缺陷；混凝土配合比不準、攪拌不均勻、模板內雜物清理不干凈、木模板不澆水濕潤，造成混凝土強度不足，拌制混凝土前不試配，攪拌混凝土不計量，使用的外加劑沒經試驗；混凝土澆注后，養護不到位，致使混凝土受凍或水分蒸發過快，造成混凝土的強度不足或出現裂縫。以上幾項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，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，使混凝土抗壓強度增大，以致產生細微裂縫，從而使混凝土抗拉、抗折強度降低。對于普通硅酸鹽，水化產生的氫氧化鈣可達到整個水化產物的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定的成分之一，很容易與環境中的酸性介質發生中和反應，使混凝土碳化，并逐步延伸至鋼筋，使鋼筋開始銹蝕。

1.3 堿骨料反應破壞

堿骨料反應是指混凝土原材料攜帶的堿性氧化物含量較高時，會與骨料中所含的活性二氧化硅發生化學反應，并在骨料表面生成堿－硅酸凝膠，吸水后產生較大的體積膨脹，導致混凝土脹裂。

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值一般可達到12.5～13.5，鋼筋在這樣的高堿環境中，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。在萬寶防潮堤一進水鋼筋砼閘門板銹跡嚴重。當時是冬季施工，澆筑混凝土時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，河沙中又摻進了海砂；從而使大量氯離子進入了閘門板混凝土。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,使之發生銹蝕繼而銹蝕產物體積膨脹,使混凝土保護層開裂與脫落。

2 提高鋼筋砼耐久性的技術措施

結合于家村防潮閘、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，于家村河入海口處。該防潮閘按20年一遇防洪標準設計，主建筑物為2級。閘室總凈寬40m，共分10孔，閘室順水流向長11.5m，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。防潮閘上設機架橋，機房凈高3.3m，寬3.16m，磚混結構。閘室兩端各設橋頭堡一座，布置樓梯、配電設施，共三層，總建筑面積564.04m2；閘室上游鋪蓋、漿砌石護坦長均為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，荷載標準按汽-20、掛-100校核。該工程施工完畢運行至今，對當地水產養殖、國家森林公園保護及促進旅游開發等發揮了極大的經濟效益、生態效益和社會效益。

2.2 加強原材料的質量控制

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）細骨料采用質地堅硬、顆粒潔凈、級配良好的天然河砂。砂的細度模數為2.3～3.0，其技術要求見表2。

表2 細骨料（天然砂）的質量技術要求

3）粗骨料采用質地堅硬，粒形、級配良好的碎石，其質量技術要求見表3。

表3 粗骨料（碎石）的質量技術要求

2.3 使用環氧涂層鋼筋

針對溶解氧腐蝕和氯鹽腐蝕，增加鋼筋的保護層厚度。一般情況下，碳化的深度、氯離子滲透的深度和時間的平方根成正比，故增加鋼筋的保護層厚度將延長鋼筋脫鈍和氯離子滲透至鋼筋表面的時間。環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，從而使鋼筋具備較好耐堿性、耐化學腐蝕性。防潮閘采用增加保護層厚度的措施，鋼筋的混凝土保護層最小厚度見表4。

2.4 加強施工過程中的質量控制

1）板模設計。在支模板前，做好板模設計，使其具有足夠的強度、剛度和穩定性，可靠地承受澆注混凝土的重量側壓力以及施工過程中所產生的其它荷載。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；在支模板時要做到接縫嚴密、不得跑漿、漏漿，同時要保證各種結構構件的形狀，幾何尺寸及相互位置的正確；正確留設和處理施工縫。

2）鋼筋下料、綁扎。鋼筋要注意防銹、除銹，在進料之前，應根據設計要求的鋼筋種類、鋼號、規格和廠家提供的出廠質量證明書或試驗單，在準備購進的鋼筋中，按不同級別、規格的鋼筋分別抽樣作拉力、延伸率、冷彎試驗。鋼筋在下料之前，首先應該計算錨固筋長度，以免下料返工，浪費工料。在綁扎過程中，要嚴格按照國家的有關規范執行，做到材質、根數、直徑、間距、接頭、綁扎位置、焊接等符合設計要求和規范規定。

3）鋼筋混凝土澆筑。嚴格按設計要求的混凝土標號配合比執行，攪拌時準確控制各種材料的用量誤差在規定的允許范圍內。混凝土的攪拌時間要達到要求，保證混凝土的和易性和塌落度符合要求。澆注前將模板內的所有雜物清理干凈，澆注時要設專人振搗，嚴禁漏振防止蜂窩、麻面、露筋等現象出現。正確留置和處理施工縫，使其留設的位置、接搓的處理符合有關規定；混凝土澆筑完畢后，必須按規定進行養護，保持必要的濕度，冬季施工按照規定摻加防凍劑，做好保溫措施，保證水泥水化正常進行，防止發生干縮裂縫。

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滲性和抗凍性；同時，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 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，只有采取適當的技術措施，并在具體施工中嚴格要求，才能使沿海水利工程混凝土質量有可靠保證。為提高鋼筋混凝土的耐久性，防潮閘選用了優質原材料，除水泥、水和骨料，還摻入了足夠數量的礦物集料和外加劑，因而減少了水泥用量、混凝土內部空隙率以及體積收縮;在施工過程中，要加強施工各環節控制，嚴把混凝土施工質量關，確保水灰比、坍落度在要求范圍內，混凝土振搗嚴格按規程進行操作，同時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。