海港工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性狀況分析及施工對(duì)策

摘 要：海港工程中的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題是一項(xiàng)研究難度很大的課題，主要是因?yàn)樵斐苫炷两Y(jié)構(gòu)耐久性破壞的因素錯(cuò)綜復(fù)雜。目前，這一問(wèn)題已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外許多研究人員的關(guān)注。文章主要是對(duì)影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一些主要因素、海港工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性狀況以及如何提高混凝土耐久性的基本措施進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：海港工程；混凝土耐久性；基本措施

通常我們所提及的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，是指在可能引起混凝土材料性能惡化的作用下，盡可能的長(zhǎng)期維持結(jié)構(gòu)物及其構(gòu)件的原有性能的能力。目前，隨著我國(guó)海港工程的快速發(fā)展，人們也越來(lái)越關(guān)注海港工程中混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題。在我國(guó)海港工程中大量采用混凝土結(jié)構(gòu)，因此，混凝土的耐久性已然成為我國(guó)眾多相關(guān)單位關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。雖然，建國(guó)以來(lái)我國(guó)從事海港工程的建設(shè)者在海港工程的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性工作中取得了很多碩果，但是關(guān)于海水中氯離子滲入引發(fā)的五十年代至七十年代之間已建工程中鋼筋腐蝕破壞，是我們?cè)诎耸甏醯恼{(diào)查中才發(fā)現(xiàn)的。這引起了我國(guó)有關(guān)部門的高度重視，并積極組織相關(guān)部門大力開(kāi)展就海水環(huán)境條件下如何提高混凝土的護(hù)筋性和防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼筋銹蝕的措施。經(jīng)過(guò)我國(guó)科研工作者的不斷努力研究，以及借鑒的國(guó)外一些成果，在提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方面取得了很大的進(jìn)步。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在我國(guó)的海港工程中，海水對(duì)混凝土的腐蝕現(xiàn)象并不明顯。文章主要是論述了影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一些主要因素、海港工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性狀況以及如何提高混凝土耐久性的基本措施。

1 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一些主要因素

1.1 混凝土的碳化破壞

當(dāng)混凝土長(zhǎng)期暴露于環(huán)境中的酸性氣體（如二氧化碳），致使大量的酸性氣體滲透到混凝土中，造成長(zhǎng)期的積累，并與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳化作用常常會(huì)導(dǎo)致混凝土的脆性增大，也會(huì)增混凝土中鋼筋的脫鈍。

1.2 混凝土的凍融破壞

目前我國(guó)使用最為廣泛的混凝土材料其本身具有多毛細(xì)孔多孔體，在外界環(huán)境不斷變化的情況下，尤其是外界溫差的變化，會(huì)導(dǎo)致吸水飽和的混凝土孔隙中的水會(huì)在內(nèi)部結(jié)冰膨脹，進(jìn)而使混凝土開(kāi)裂和剝落。

1.3 鋼筋銹蝕破壞

由于混凝土中的鋼筋一般是處在高堿的環(huán)境中，這樣就會(huì)在鋼筋的表面形成一層鈍化膜，這層致密的鈍化膜主要是保護(hù)鋼筋避免腐蝕。但是，當(dāng)鋼筋表面的這層保護(hù)膜被腐蝕后，就會(huì)產(chǎn)生破壞性的膨脹力，使鋼筋周圍混凝土承受的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而使鋼筋結(jié)構(gòu)的保護(hù)層逐漸被剝落。造成鋼筋鈍化膜破壞主要有混凝土的碳化以及氯離子的侵蝕。

1.4 化學(xué)物質(zhì)的侵蝕破壞

化學(xué)物質(zhì)的侵蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性因素中最為復(fù)雜的問(wèn)題，根據(jù)腐蝕的情況可以將，侵蝕類型概括為以下兩大類：硫酸鹽（硫酸鈉及硫酸鎂等）侵蝕破壞和堿性物質(zhì)的侵蝕（侵蝕作用使其結(jié)晶侵蝕）破壞。

1.5 堿-集料反應(yīng)的破壞

在鋼筋混凝土的水泥中堿和集料中的活性成分常常發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致硅膠體吸水，進(jìn)而產(chǎn)生膨脹壓力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的過(guò)程被稱為堿-集料反應(yīng)。混凝土結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生堿-集料反應(yīng)則會(huì)造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這些裂縫會(huì)加速空氣、水、二氧化碳等介質(zhì)的侵入，進(jìn)而對(duì)混凝土的破壞力增加。

1.6 海水的侵蝕破壞

因?yàn)楹Ｋ袕?fù)雜的成分。導(dǎo)致其對(duì)混凝土的侵蝕破壞是最為復(fù)雜的，其中最為嚴(yán)重的是促使鋼筋銹蝕，縮短海港工程中混凝土的使用年限。

2 海港工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性狀況

2.1 碼頭結(jié)構(gòu)主要樁基礎(chǔ)耐久性狀況

目前我國(guó)碼頭結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土方樁；在海港工程的實(shí)際施工中對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土方樁產(chǎn)生耐久性危害的因素主要有銹斑的產(chǎn)生、在順主筋方向上出現(xiàn)裂縫以及混凝土脫落等。鋼管樁；鋼管樁被腐蝕的程度和暴露于周圍的環(huán)境條件成正比，如果長(zhǎng)期暴露于浪濺區(qū)和大風(fēng)區(qū)，則腐蝕的面積和程度也就越嚴(yán)重。鋼管柱產(chǎn)生耐久性危害的方式主要有鋼面銹蝕以及涂層層間脫落等。大口徑管樁；在海港工程中涉及大口徑管樁的情況下，大都使用高性能混凝土，而且在施工過(guò)程中使用的工藝先進(jìn)，因此，混凝土的病害很少出現(xiàn)。

2.2 碼頭上部結(jié)構(gòu)耐久性狀況分析

筆者根據(jù)在工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橫梁、剪刀撐、縱梁等一些重要的碼頭上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耐久性的分析，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在這些結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)的病害主要包括腐蝕裂縫、銹斑的出現(xiàn)、脫落以及脫空露筋。

3 提高混凝土耐久性的基本措施

影響混凝土耐久性的因素極其復(fù)雜，造成混凝土耐久性損害往往是由很多因素共同作用的。根據(jù)前述影響混凝土耐久性的一些主要因素，要想提高混凝土耐久性應(yīng)該是由很多方面共同作用來(lái)提高混凝土耐久性，涉及設(shè)計(jì)、混凝土以及原材料生產(chǎn)等。還必須能夠提高混凝土的密實(shí)性和防裂性。

3.1 原材料以及混凝土生產(chǎn)

在選擇原材料時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制原材料中泥、氯離子等一些物質(zhì)的含量。在選用水泥時(shí)，應(yīng)該首先考慮使用低堿低氯的水泥。同時(shí)，還應(yīng)該嚴(yán)格控制粗集料的級(jí)配，主要是根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)不同粒級(jí)的集料進(jìn)行科學(xué)合理的摻配。除此之外，還要嚴(yán)格控制粗集料中泥的含量，確保總的含泥量小于0.5%。

在混凝土生產(chǎn)的過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)注意混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則，海港工程中使用的普通混凝土應(yīng)該聯(lián)合使用一些礦物外添加劑，其作用是為了能夠有效的控制混凝土的質(zhì)量。同時(shí)，還要選用適當(dāng)?shù)乃z比，以增加混凝土的抗裂性能。而且還要遵循最大集料堆積密度原則；除了上述原則外，還應(yīng)該考慮混凝土的拌制，在混凝土的拌制過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格遵循其制定好的詳細(xì)的技術(shù)要求，并按照嚴(yán)格的計(jì)量要求對(duì)原材進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浔然旌希缓蟀错樞蛳铝希⒖刂坪脭嚢璧臅r(shí)間。

3.2 提高混凝土耐久性的一些其他基本措施

提高抗碳化能力；可以在混凝土表面加蓋一些有效的涂層來(lái)減緩混凝土被腐蝕的程度，進(jìn)而有效提高混凝土抗碳化的能力。提高混凝土抗侵蝕：主要是抵抗來(lái)自海水、酸堿等方面的侵蝕來(lái)提高混凝土的抗侵蝕性。在選擇低C3A量的水泥品種，同時(shí)可以在水泥中加入適當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)外加劑。提高鋼筋銹蝕：在能夠保證混凝土密實(shí)性和防裂性的前提下，可以向混凝土中添加適當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)混合材料，如粉煤灰等。并使用面積相對(duì)較大的保護(hù)層，來(lái)減弱一些有害離子滲透到混凝土中的速度。提高混凝土抗凍能力：可以采用優(yōu)質(zhì)的抗凍性骨料以及一些優(yōu)質(zhì)的引氣劑等。

參考文獻(xiàn)

[1]金偉良，趙羽習(xí).混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的回顧與展望[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2002，36（4）：371-373.

[2]劉維利，錢平生.影響混凝土耐久性的主要因素及預(yù)防對(duì)策[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2007，（5）：29-30.

[3]陳蔚凡.混凝土結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性問(wèn)題[C].工程科技論壇文集，2001.

[4]金偉良，趙羽習(xí).混凝土結(jié)構(gòu)耐久性[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[5]洪乃豐.混凝土中鋼筋腐蝕與防護(hù)技術(shù)（3）-氯鹽與鋼筋銹蝕破壞[J].工業(yè)建筑，1999，29（10）：60-63.