高性能海工砼在金匯港南閘改造工程中的應用

摘 要：使用高效減水劑、粉煤灰、硅粉，不僅克服了砼中單摻粉煤灰砼早期強度低和單摻硅粉砼早強但后期強度增長緩慢的缺點，使優勢互補，可賦予砼高強度、抗沖磨、耐腐蝕等一系列高性能。使砼具有很好的和易性和流動性，還能減少單位水泥用量，減少大體積砼的內部溫升。文章介紹了高性能海工砼在某水利工程中的配制技術及砼溫控措施。

關鍵詞：硅粉；高性能砼；配合比；溫控措施

1 前言

上海市地處東海邊，區域內河網較多，大部分地面涇流經過河流排入東海，由于潮漲潮落及臺風暴雨的影響，河流出海口大部分建有出海閘。長江口及杭州灣水域，漲潮多年平均含鹽度為10-16‰，從口門向內逐漸降低，一般含鹽度隨潮型及季節而不同，出海閘經常與海水接觸，并處于潮濕環境中，經過對上海市出水閘的調查、分析，氯離子滲入引起鋼筋銹蝕往往導致砼結構10-20年就發生破壞，使用壽命受到嚴重威脅。

由于海水中的氯離子不斷滲入到鋼筋周圍，當氯離子含量達到某一臨界值時，首先鋼筋的純化膜開始損壞，逐步失去對鋼筋的保護作用，從而引起鋼筋銹蝕，一是削弱其有效斷面，抗拉能力大大減小。二是引起膨脹，破壞了砼的保護層，鋼筋甚至外露，形成惡性循環，加速結構的破壞。對新建砼結構采取措施，使鋼筋周圍氯離子含量降低，使鋼筋不會引起銹蝕破壞或大大推遲銹蝕的時間和降低銹蝕的程度，具有事半功倍的效果。

2 工程概況

上海市金匯港南閘改造工程位于上海市奉賢區西南部的奉新鎮，屬于一線海塘水閘，面臨杭州灣，工程具有擋潮（咸）、排澇（水），水資源調度、并兼顧景觀和應急通航等綜合性功能。主要內容為外移新建總凈寬60m（設3孔15m+30m+15m）水閘一座，閘上建交通橋及其配套設施，并拆除老閘。

金匯港南閘改造工程閘室砼結構形式復雜，底板尺寸為28.5m*28.

2m*2.5m，閘墩尺寸為28.5m*13.2m*3.0m（厚），大體積砼的裂縫控制是本工程的重難點，由于工程地處杭州灣口，閘室結構受海水腐蝕影響較大，設計要求閘室主體結構浪濺區以下部分采用C40高性能海工砼。

3 水工結構高性能海工砼的技術要求

水工結構高性能海工砼的配置必須從原材料的品質、配合比的優化、施工工藝措施、質量控制、高效優質的外加劑等多方面進行綜合考慮。與普通砼相比，要求水膠比小于0.35，摻加硅粉雖具有較高的強度和耐久性，但由于其水膠比較小，水泥用量較大，而且不易泌水，因而比普通砼更容易發生塑性收縮，其早期干縮率和體積變形也較普通砼大，這些因素交織在一起，會導致高性能海工砼在施工中會出現早期開裂的難題。因此，在進行配合比設計時，通過粉煤灰，磨細高煤礦渣取代部分水泥以及摻加高效減水劑等措施，在滿足各項技術要求的前提下，盡可能減少水泥用量，降低砼的早期干縮。體積變形及砼的絕熱溫升。從而減輕大體積的溫控負擔。降低砼出現裂縫的風險。通過摻加高效減水劑，優質粉煤灰以及硅粉還可以使高性能海工砼具有良好的和易性及流動性。以滿足本工程現場泵送的施工要求。因此本次專題對C40高性能海工砼進行深入研究是非常必要的。根據《海港工程砼結構防腐蝕技術規范》《JTJ275-2000》的要求，浪濺區以下的海工砼要求應通過降低水膠比（不大于0.35）和調整摻合料的摻量使抗氯離子滲透性指標（抗氯離子滲透性不大于1000C）達到規定要求。

4 砼配合比配制試驗

4.1 原材料

選用優質的符合規范的原材料是配制高性能海工砼的前提。

水泥：選用標準稠度低，強度等級為52.5的中熱、普通硅酸鹽水泥，品牌為海螺。

細骨料：選用級配良好，細度模數在2.6-3.2的長江中游中粗砂。

粗骨料：選用質地堅硬，級配良好，針片狀少，空隙率小的碎石，其巖石抗壓強度大于100MPa，碎石壓碎指標不大于10%的浙江嵊泗碎石，碎石粒徑5-25mm。

粉煤灰：采用外高橋電廠生產的Ⅱ級粉煤灰。

磨細礦渣：采用比表面積大于4000cm2/g以上的江蘇大 集團的磨細礦渣。

硅粉：采用成都四方卓越環保科技有限公司的砼專用微硅粉。

外加劑：采用減水率大于20%的SP-8高效減水劑。

4.2 配合比設計及選擇

我施工單位和上海建工集團漕涇攪拌站共同成立了高性能海工砼研究小組。鑒于對海水環境，大體積砼，以及泵送性能等綜合因素考慮，特設計了五種配合比（見下表）經過試驗委托上海市建筑科學研究院進行了驗證。

4.3 水工高性能海工砼硅粉摻量及技術要求

4.3.1 硅粉的適宜摻量。通過試驗和研究表明，適量的硅粉摻量可以使砼的絕對強度和抗化學腐蝕性大大提高，硅粉摻量在20%以內時，砼的強度一般隨著硅粉摻量的增加而提高。摻量超過20%時，硅粉對砼強度的貢獻率明顯下降。當大于30%時，砼的強度反而下降，砼出現塑性開裂和早期收縮裂縫的風險較大。當摻量過高時，新拌砼變得非常黏稠，泵送和振搗難度也增大。

4.3.2 摻加硅粉必須同高效減水劑同時使用。在砼中摻加硅粉，必須同時摻加高效減水劑，才能保證砼需要的流動性和硅粉對砼的增強作用。還應特別注意，高效減水劑與砼中其他材料的適應性。必須結合工程特點和擬用的原材料的特性，通過試拌砼實驗確定硅粉外加劑和其他膠凝材料的摻量及最佳砼配合比。

4.3.3 硅粉砼的養護。硅粉砼容易產生塑性收縮和體積變形，要千方百計控制硅粉砼的裂縫是砼施工的關鍵，所以硅粉砼的養護要比普通砼更加細心和及時。砼澆筑完畢后終凝前，必須立即用噴霧方法來減少水分蒸發或采用塑料薄膜覆蓋或噴灑砼保護劑養護以保證砼表面濕潤。

5 高性能海工砼的裂縫控制

5.1 選用水泥用量較低的C40-2配合比。

5.2 底板砼采用超常規保溫保濕方案，砼表面覆蓋塑料薄膜二層，400g/m2土工布二層以加強保溫保濕措施。

5.3 閘墩采用以下措施

5.3.1 為了減小閘底板對閘墩的約束作用，底板和1.5m高度的閘墩同時澆筑。

5.3.2 閘墩砼中埋設冷凝水管，間距500mm，鋼管直徑25.4mm。

5.3.3 加強砼的保溫保濕工作，砼澆筑完畢后，終凝前，采用噴霧方法來減少水分蒸發，砼終凝后，松動模板對拉螺桿，使砼與模板脫開很小間隙，從間隙中淋水養護，以保證砼面充分濕潤，模板外掛二層麻袋以保持砼的表面溫度。

6 結束語

現本工程高性能海工砼已澆筑完成6個多月，采用以上方案不僅滿足了設計和規范的要求，砼結構外觀較好，并有效控制了砼裂縫的發生。

參考文獻

[1]JTJ275-2000.海港工程砼結構防腐蝕技術規范[S].

[2]徐榮年，徐欣磊.工程結構裂縫控制[M].中國建筑工業出版社，2005（6）.