沿海地區(qū)橋梁混凝土防腐施工技術(shù)研究

杜沖沖DU Chong-chong；劉小虎LIU Xiao-hu

（中交第二公路工程局有限公司，西安 710000）

0 引言

隨著海南省自貿(mào)港基礎(chǔ)建設(shè)的推進(jìn)，沿海橋梁防腐是各建設(shè)單位最關(guān)注的重點(diǎn)，海工混凝土的設(shè)計(jì)更加重要，雖然我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中有說(shuō)明膠凝材料對(duì)海工混凝土有影響，但沒(méi)有具體指出那些膠凝材料及其摻量的多少對(duì)海工混凝土抗?jié)B性的影響大小，本次通過(guò)對(duì)C40海工混凝土的不同設(shè)計(jì)選取最優(yōu)配比，提高海工混凝土的防腐性能，節(jié)約施工成本，為沿海地區(qū)橋梁混凝土防腐施工技術(shù)發(fā)展盡一份力。

1 防腐海工混凝土配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料選取

①水泥：采用陽(yáng)春海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)指標(biāo)經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1水泥技術(shù)指標(biāo)

②細(xì)集料：產(chǎn)于海南河道綜合整治工程有限公司（昌江砂），其技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2河砂技術(shù)指標(biāo)

③粗集料：碎石產(chǎn)于福建省妙緣石材有限公司（臨高），由5-10mm（30%）∶10-20mm（70%）摻配，其技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3碎石技術(shù)指標(biāo)

由5-10mm（30%）∶10-20mm（70%）摻配，級(jí)配結(jié)果見(jiàn)表4。

表4碎石摻配比例

④水：采用臨高縣城自來(lái)水，其檢測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表5。

表5自來(lái)水檢測(cè)指標(biāo)

⑤粉煤灰：海口粵潔能環(huán)保建材有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6粉煤灰技術(shù)指標(biāo)

⑥礦渣粉：海南藍(lán)島環(huán)保產(chǎn)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的是是s95級(jí)礦渣粉，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

⑦外加劑：中交二公局東萌工程有限公司生產(chǎn)的DM-HPC（緩凝型）減水劑，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8減水劑技術(shù)指標(biāo)

1.2 計(jì)算初步配合比

參照《普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程》可知，查表得出C40強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差值取σ=5.0MPa。

由 公 式 得 出fcu，o=fcu，k+1.645σ=40+1.645×5.0=48.2（MPa）

1.3 計(jì)算水膠比（W/B）

①計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度：水泥大都使用規(guī)格為P·O42.5的普通硅酸鹽水泥，fce，g=42.5MPa，參考《普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程》可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)水泥強(qiáng)度的等級(jí)值使用的富余系數(shù)大都會(huì)取值為1.16，將添加的粉煤灰量控制在10%以內(nèi)，礦粉摻量為10%，礦粉影響系數(shù)γS取1.0，粉煤灰影響系數(shù)γf取0.95。

由公式得出fb=γf×fce=1.16×42.5×0.95×1.0=46.8（MPa）

②計(jì)算水膠比：遵照《普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行配置，取碎石回歸系數(shù)αa=0.53，αb=0.20。

由公式得出W/B=αafb/（fcu，o+αaαbfb）=46.8×0.53/（48.2+0.53×0.20×46.8）=0.40

③校核水膠比：

根據(jù)混凝土最大水膠比及最小膠凝材料用量以及施工圖紙要求和強(qiáng)度考慮，水膠比0.40不能滿足長(zhǎng)期性能和耐久性及圖紙最大水膠比為0.38要求，故取水膠比為0.38。

1.4 確定單位用水量（mwo）

①根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-20115.2.1-2查表得出碎石最大公稱粒徑20mm，坍落度75-90mm時(shí)用水量取215kg/m3，坍落度取160mm時(shí)單位用水量：m'wo=215+（160-90）/20×5=233kg/m3

②摻外加劑時(shí)的單位混凝土用水量：減水率為28%。

由公式得出mwo=m'wo×（1-β）=233×（1-28%）=168kg/m3

式中：mwo——摻外加劑時(shí)每立方米混凝土材料的用水量；

mwo'——未添加外加劑時(shí)每立方米混凝土材料的水量；

β——外加劑減水率（%），依據(jù)外委檢測(cè)報(bào)告β=28%。

1.5 計(jì)算膠凝材料用量（mbo）

根據(jù)設(shè)計(jì)要求最大膠凝材料不超過(guò)450kg/m3，故水取165kg/m3。

由公式得出mbo=mwo/（W/B）=165/0.38=432kg/m3

式中：mbo——膠凝材料用量（kg）；

mwo——摻外加劑時(shí)每立方米混凝土的用水量。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求最大膠凝材料不超過(guò)450kg/m3故最大膠凝材料取432。

礦粉：432×10%=43kg/m3

粉煤灰：432×10%=43kg/m3

水泥：432-86=346kg/m3

表7礦渣粉技術(shù)指標(biāo)

1.6 選定砂率（βs）

配置人員依照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)定要求進(jìn)行查表，結(jié)合實(shí)際砂材料的細(xì)度模數(shù)可以將取砂率確定為：βs=38%。

1.7 計(jì)算外加劑用量（mao）

經(jīng)試拌確定外加劑摻量為：βa=1.0%，得出mao=mboβa=432×1.0%=4.32kg/m3

1.8 計(jì)算砂石用量（用質(zhì)量法）

假設(shè)容重為2400kg/m3。

由mfo+mc0+mg0+ms0+mwo=mcp

得出mso+mgo=2400kg/m3-432kg/m3-165kg/m3=1803kg/m3。

表9不同摻配比

圖1電通量試驗(yàn)

圖3電通量試驗(yàn)

則砂重msO=18034kg/m3*βs=685kg/m3

則石重mgO=1803kg/m3-mso=1118kg/m3

初步配合比計(jì)算結(jié)果為：水泥mc0∶粗集料mg0∶細(xì)集料ms0∶水mwo∶粉煤灰∶礦粉∶外加劑∶阻銹劑：=346kg/m3∶1118kg/m3∶685kg/m3∶164kg/m3∶43kg/m3∶43kg/m3∶5.18kg/m3∶25kg/m3水膠比W/B=0.38。

1.9 不同摻配比的拌合及摻配比例見(jiàn)表9

2 配合比結(jié)論及現(xiàn)場(chǎng)施工方案

2.1 配合比強(qiáng)度及耐久性試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表10（圖1-圖4）

2.2 選定配合比

在滿足工程質(zhì)量要求和現(xiàn)場(chǎng)正常施工需要的同時(shí)，根據(jù)多種配比結(jié)果故選用粉煤灰礦粉各摻%10的摻配比例，確定各種材料的配比情況（kg/m3）為：水泥材料∶水添加量∶砂材料∶碎石材料∶外加劑添加量∶粉煤灰摻量∶礦粉添加量∶阻銹劑=346∶164∶686∶1118∶4.32∶43∶43∶25。根據(jù)試驗(yàn)，其強(qiáng)度及和易性等性能均滿足規(guī)范及施工要求。

圖2電通量試驗(yàn)

圖4混凝土抗?jié)B試驗(yàn)

3 現(xiàn)場(chǎng)防腐混凝土構(gòu)筑物質(zhì)量控制

3.1 攪拌過(guò)程質(zhì)量控制[3]

在施工攪拌工序中攪拌站需要對(duì)混凝土材料的配合比進(jìn)行嚴(yán)格控制，允許混凝土原材料存在一定偏差，拌和水、礦物摻和料、水泥以及外加劑的偏差應(yīng)控制在±1%，粗、細(xì)骨料偏差需要控制在±2%。對(duì)攪拌過(guò)程中的投料順序嚴(yán)格參照相關(guān)規(guī)定，首先投入細(xì)骨料、水泥、礦物摻和料，均勻攪拌后加水形成砂漿，之后將粗骨料投入攪拌機(jī)，完成均勻攪拌后將外加劑添加其中。防腐混凝土出料檢查工作主要包括含氣量、坍落度、泌水情況和溫度。產(chǎn)生不合格問(wèn)題需要及時(shí)查找攪拌工序原因，確保攪拌加入材料勻質(zhì)控制時(shí)間在1.5～3min以內(nèi)。

表10配合比強(qiáng)度及耐久性試驗(yàn)指標(biāo)

3.2 運(yùn)輸過(guò)程質(zhì)量控制

在運(yùn)輸已經(jīng)拌和好的混凝土?xí)r，需要盡量避免混凝土材料在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生離析反應(yīng)，應(yīng)確保坍落度以及混凝土在初凝之前，能夠具有足夠的時(shí)間以完成搗實(shí)澆筑。運(yùn)送混凝土至施工現(xiàn)場(chǎng)后，嚴(yán)格抽檢塌落度，按照每100m3隨機(jī)抽檢3～5次，根據(jù)最終的檢測(cè)結(jié)果作為混凝土現(xiàn)場(chǎng)土拌及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 防腐海工混凝土施工過(guò)程質(zhì)量控制[4]

①海工混凝土因摻加了膠凝材料和外加劑，其和易性得到很大改善，初凝時(shí)間也比一般性混凝土延長(zhǎng)很多，為大體積混凝土施工提供了時(shí)間保證。所以澆筑方式采用分層從四角向中間澆筑，速度控制在20~30分鐘，用四個(gè)振搗棒振搗。

②混凝土在振搗時(shí)，振搗棒應(yīng)快插慢拔，梅花點(diǎn)布置振動(dòng)點(diǎn)。為使上下層結(jié)合成整體，振搗棒應(yīng)插入下層混凝土內(nèi)50cm，同一處振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)格按照規(guī)范施工，杜絕出現(xiàn)漏振、過(guò)振現(xiàn)象，振搗時(shí)不宜碰到鋼筋。

③為了減小混凝土表面的氣泡、蜂窩、麻面，在模板內(nèi)側(cè)粘貼一層透水模板布，起到排除混凝土表面氣泡和多余水分，同時(shí)又起到保水作用，有利于提高混凝土表面的密實(shí)度。振搗時(shí)禁止振搗棒斜插在透水模板布上，否則會(huì)將模板布弄破，影響混凝土外觀質(zhì)量。

④混凝土澆筑完成后應(yīng)注意收漿抹面，避免產(chǎn)生收縮裂紋，一般經(jīng)過(guò)二次收面后立即養(yǎng)護(hù)。

⑤混凝土的養(yǎng)護(hù)也非常關(guān)鍵，主要采取覆蓋毛氈灑水養(yǎng)護(hù)，切忌毛氈忽干忽濕，采用塑料管接自來(lái)水盤繞承臺(tái)噴灑方法，塑料管上每間隔半米鉆一孔洞，使得保持均勻噴灑。

3.4 施工混凝土強(qiáng)度及耐久性測(cè)定

防腐混凝土耐久性檢測(cè)要求。氯離子擴(kuò)散系數(shù)（RCM）應(yīng)小于7×10-12m2/s，檢查每一組中RCM氯離子在擴(kuò)散時(shí)的系數(shù)，不足10000m3按一個(gè)批次計(jì)。混凝土強(qiáng)度根據(jù)施工結(jié)果的不同嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)，確保強(qiáng)度及耐久性均滿足規(guī)范要求。

3.5 混凝土構(gòu)筑物現(xiàn)場(chǎng)防腐措施

3.5.1 涂裝前混凝土表面處理

據(jù)規(guī)范要求，為了保證防腐涂層實(shí)際使用期限比較長(zhǎng)，混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)期一般在3~4周，含水量低于6%時(shí)且具有涂裝條件。在涂裝處理之前，需要使用電動(dòng)打磨工具清理混凝土表層附著的灰漿，然后使用清水沖洗，再清理裂紋位置和針孔內(nèi)部的灰塵。在清理干凈以后使用棉布以及海綿吸取混凝土表面位置的水珠，保證混凝土表面處于比較干燥的狀態(tài)，使用與之對(duì)應(yīng)的稀釋劑清理涂裝表層油污。如果使用輥涂工藝，在混凝土表面涂刷一些環(huán)氧封閉底漆。在室內(nèi)環(huán)境溫度處于（10，35）的時(shí)候，空氣濕度低于85%時(shí)，保證涂層處于比較均勻、較為平整的狀態(tài)。修補(bǔ)混凝土膩?zhàn)訉邮菫榱颂幚砘炷帘韺游恢玫馁|(zhì)量問(wèn)題。然后工作人員應(yīng)該輥涂工藝涂刷一層重防腐涂料，最后在混凝土表面噴涂一些丙烯酸聚氨脂面漆，時(shí)間間隔4小時(shí)[3]。

3.5.2 涂層維護(hù)

在完成涂層涂裝工作的一周內(nèi)，應(yīng)該盡量避免涂層位置受到損傷和污染。

4 結(jié)語(yǔ)

海工混凝土抗?jié)B性能影響因素很多，但膠凝材料的種類和摻量對(duì)防腐性能的影響更重要，雙摻膠凝材料是最優(yōu)化配比，能最大程度提高海工混凝土的防腐性能及強(qiáng)度性能，通過(guò)提升對(duì)混凝土的質(zhì)量控制力度，有助于提升混凝土防腐施工質(zhì)量。隨著沿海地區(qū)城市的高速發(fā)展，交通等建筑的需求日漸增加，通過(guò)本次配合比的設(shè)計(jì)及施工過(guò)程的控制為今后沿海地區(qū)的工程設(shè)施建造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。