北方沿海海水耐氯鹽混凝土施工技術(shù)分析

何為民

（河北省子牙河河務(wù)管理處，河北衡水053000）

北方沿海海水耐氯鹽混凝土施工技術(shù)分析

何為民

（河北省子牙河河務(wù)管理處，河北衡水053000）

我國北方沿海地區(qū)眾多的海堤、防潮閘、發(fā)電站、海水淡化工程隨著運(yùn)用時(shí)間的增加，混凝土建筑物受到不同程度的腐蝕，甚至引發(fā)工程事故。簡述了耐氯鹽混凝土工程在北排河防潮閘中的應(yīng)用，并對施工工藝進(jìn)行了分析。

北方沿海；海水耐氯鹽混凝土；水工建筑物；施工工藝

1 引言

我國北方沿海地區(qū)興建了大量的水利工程，如海堤、防潮閘、發(fā)電廠、海水淡化工程等。這些建筑物絕大多數(shù)為混凝土結(jié)構(gòu)。隨著運(yùn)用時(shí)間的增加，在環(huán)境與服役載荷的共同作用下，大量混凝土建筑物受到不同程度的腐蝕，結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限前發(fā)生損傷，甚至引發(fā)工程事故。基于以上原因，河北省南運(yùn)河河務(wù)管理處、大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)院共同研發(fā)出了北方沿海海水耐氯鹽混凝土。目前，北方沿海海水耐氯鹽混凝土已在北排河防潮閘等水利樞紐工程中得到應(yīng)用。本發(fā)明為自主創(chuàng)新成果，可為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、北方沿海水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評估及維修加固決策提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)可推廣用于全國沿海混凝土工程的評估及加固工作。

2 工程概況

北排河擋潮閘位于天津市大港新馬棚口村南、北排河入海口處，由老擋潮閘、新?lián)醭遍l及津歧公路橋組成，為三級建筑物。北排河是黑龍港流域骨干排水河道之一，于1966年動工開挖，自滏東排河下口馮莊閘至海口止，全長162.4 km。該閘修建的目的是平時(shí)閉閘擋潮、防止海水倒灌，汛期啟閘泄洪排瀝，枯水期蓄淡灌溉。北排河擴(kuò)挖和新閘建成后，可排泄1 323 km2的洪澇水，保護(hù)農(nóng)田3 000 hm2，擋御歷史最高潮位3.36 m（1979年前）的高潮倒灌；同時(shí)，結(jié)合排瀝進(jìn)行拖淤，防止河口淤積，保證閘下歧口河的漁船進(jìn)出和水運(yùn)暢通。北排河擋潮閘采用開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由閘墩、翼墻、護(hù)坡等部分組成。

3 工程混凝土施工技術(shù)

3.1 混凝土用料

北排河擋潮閘選用的混凝土為普通外摻粉煤灰水泥。本次試驗(yàn)所用水泥為天津天旺崇正水泥有限公司采用旋窯生產(chǎn)的普通硅酸鹽42.5強(qiáng)度等級水泥。場內(nèi)運(yùn)輸使用水泥罐車，將水泥和粉煤灰運(yùn)送至拌和樓。水泥和粉煤灰的摻合方式，根據(jù)不同標(biāo)號混凝土水泥和粉煤灰摻量，采用拌和樓內(nèi)干摻粉煤灰方法，選用天然河砂作為骨料砂石，其細(xì)度模數(shù)控制在2.2～3.0，更有利于混凝土的密實(shí)性；混凝土5～25 mm粗骨料主要選用來自山東淄博砂石料場的碎石；粉煤灰選用天津海河潤滋建材有限公司的Ⅱ級粉煤灰。各項(xiàng)指標(biāo)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（DL/T5055-2007）標(biāo)準(zhǔn)確定，水泥物理性能及化學(xué)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

外加劑選用天津鴻祥泰外加劑廠的高效減水劑；常態(tài)混凝土摻引氣劑選用青島科力建材有限公司的PC-2Y型引氣劑。

3.2 混凝土施工機(jī)械設(shè)備

混凝土拌和機(jī)械選用山東方圓HZS120型拌和站（拌和能力為60～90 m3/h），混凝土運(yùn)輸采用15 m2混凝土運(yùn)輸車，混凝土入倉采用三一牌SY5382THB型45m泵車，混凝土澆筑振搗采用手持式電動振搗器。

3.3 混凝土澆筑試驗(yàn)

北排河擋潮閘混凝土澆筑施工前，由河北省水利工程局和河北金濤建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司進(jìn)行現(xiàn)場混凝土試驗(yàn)，選址在北排河擋潮閘的左右護(hù)坡。依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范（DL/T5144）》進(jìn)行試驗(yàn)。首先，檢測混凝土坍落度，主要是確定混凝土的流動性、黏聚性；其次，開展三方取樣成型試塊工作，產(chǎn)品檢測合格后方可進(jìn)行混凝土施工。現(xiàn)場混凝土試驗(yàn)?zāi)康脑谟诟鶕?jù)施工配合比，驗(yàn)證施工方法的可行性和可靠性。

3.4 混凝土施工工藝

根據(jù)北排河擋潮閘施工計(jì)劃，明確混凝土澆筑部位和次序、拌和方法和質(zhì)量、運(yùn)輸車輛和機(jī)具配置等一系列程序和要求后，進(jìn)行混凝土施工。混凝土施工工藝流程，如圖1所示。

表1 水泥物理性能及化學(xué)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

圖1 混凝土施工工藝流程

3.5 混凝土施工模板

由于混凝土澆筑部位為扭坡，加上澆筑厚度較小，因此混凝土對左右兩側(cè)產(chǎn)生的壓力較小。基于以上因素，采用鋼模板與木模板相結(jié)合的方式進(jìn)行混凝土施工。

3.6 混凝土拌制

混凝土拌合站集中拌制，混凝土拌合時(shí)間不得少于90 s，以保證混凝土拌合物均勻性。

3.7 混凝土運(yùn)輸

運(yùn)輸混凝土前，先將混凝土攪拌車用清水沖洗，注意將車內(nèi)的水傾倒干凈再裝混凝土，以保證混凝土質(zhì)量不受影響。高溫季節(jié)運(yùn)輸混凝土，罐車外應(yīng)增加保溫層，并采取降溫措施，以保證混凝土入倉溫度不高于28℃。

3.8 混凝土入倉

混凝土采用泵車泵送入倉，泵送混凝土之前首先采用同標(biāo)號砂漿潤泵，之后正式泵送混凝土。

3.9 混凝土振搗

采用電動振搗器振搗，混凝土振搗過程中應(yīng)注意不得漏振或過振。

3.10 混凝土養(yǎng)護(hù)

以灑水養(yǎng)護(hù)為主，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。

4 工程效益

本工程所制備的混凝土在寒冷侵蝕性強(qiáng)的北方沿海地區(qū)全面提高了混凝土性能，其氯離子滲透性提高了50%～60%、抗凍性提高了30%以上、電阻率提高了3～6倍，有效地抵抗了混凝土內(nèi)部腐蝕破壞。該工程在河北省海口樞紐和北排河除險(xiǎn)加固中，與普通混凝土相比，混凝土節(jié)約投資22.2%/m3，同時(shí)減少了二次拆除。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工程節(jié)省混凝土約1.2萬m3，并相應(yīng)減少1.2萬m3的建筑垃圾。普通配比混凝土與北方沿海海水侵蝕混凝土成本比較，見表2。

從表2可以看出，北方沿海海水侵蝕混凝土比普通混凝土原材料成本可降低10.68元/m3，且原材料帶入混凝土中的氯離子減少了0.004 1 kg/m3，從長期（如100年）來看，由于減少了建筑物拆除重建的次數(shù)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 結(jié)語

（1）根據(jù)北方寒冷地區(qū)特點(diǎn)，采用北方沿海海水侵蝕混凝土，不僅降低了混凝土生產(chǎn)成本，還大幅度降低了氯離子在混凝土中擴(kuò)散速度，提高了氯鹽環(huán)境下新建工程的耐久性，延長了建筑物使用壽命。

表2 普通配比混凝土與北方沿海海水侵蝕混凝土成本比較

（2）本工程依據(jù)北方寒冷地區(qū)施工特點(diǎn)，針對北排河擋潮閘施工實(shí)際，確定工程混凝土指標(biāo)為25W6F150、混凝土配置強(qiáng)度為31.6 MPa、水膠比為0.50、混凝土相對動彈模量為79.4%、質(zhì)量損失率為2.45%，滿足了設(shè)計(jì)指標(biāo)C25W6F150的要求。

（3）本工程施工工藝為今后在我國北方沿海寒冷地區(qū)類似工程施工提供了可借鑒依據(jù)。

[1]李根生，于青松，田海軍.北方沿海環(huán)境抗海水混凝土腐蝕效益分析[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2010（1）：17.

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表5 李家河引水工程可引水量計(jì)算萬m3

由表5可知，在保證率為50%的情況下，李家河引水工程引水量可以滿足設(shè)計(jì)要求，年總引水量為1 104萬m3；在保證率為75%的情況下，有5個(gè)月引水量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，年總引水量為1 076.07萬m3；在保證率為95%的情況下，各月引水量均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，年總引水量為714.46萬m3。

4 對其他用水戶的影響

李家河引水工程壩址上游沒有用水戶，壩址下游用水戶主要有李家河水庫及梯級水電站、沿河農(nóng)業(yè)灌溉、居民生活、工業(yè)及抗旱應(yīng)急工程。其中，李家河水庫及梯級水電站于1996年立項(xiàng)，2000年后停工至今，且沒有取得取水許可，也沒有進(jìn)一步建設(shè)規(guī)劃，所以暫不考慮該工程用水。

壩址下游流域面積141.2 km2，按照各用水戶的取水位置，將下游分成幾個(gè)區(qū)間，計(jì)算區(qū)間來水，結(jié)果表明區(qū)間來水可以滿足各用水戶的用水要求，所以李家河引水工程引水后不會對其他用水戶的用水產(chǎn)生影響。

5 結(jié)論

通過計(jì)算壩址上游來水量，并扣除下游生態(tài)用水和庫區(qū)蒸發(fā)滲漏損失水量，得到在保證率為50%、75%、95%的情況下，李家河引水工程可引水量分別為1 104萬、1 076.07萬和714.46萬m3，只有保證率為50%時(shí)可以滿足設(shè)計(jì)引水要求，存在一定的供水風(fēng)險(xiǎn)。另外，李家河引水工程引水后不會對其他用水戶的用水造成影響。

參考文獻(xiàn)

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B

1004-7328（2016）06-0054-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.06.017

2016—06—20

河北省水利科研推廣計(jì)劃（2011-118）

何為民（1962—），男，教授級高級工程師，主要從事水利工程管理工作。