浅谈海工混凝土的设计及施工注意事项

唐新端

摘要：海工混凝土是指在海滨、海水中或受海风影响的环境中服役，受海水或海风侵扰的混凝土。随着我国改革开放步伐的加快和各项重大建设项目的实施，海工混凝土每年的需求量都在加大。本文简单介绍了提高海工混凝土耐久性设计的措施及施工中需注意的事项。

关键词：海工 混凝土 设计 施工

1、前言

普通混凝土是现在用量最多的人造材料，但普通混凝土并不是耐久的，在正常的使用条件下，其使用的期限约为50年，而在严酷的条件下，比如冻融、腐蚀等条件下经20年、10余年或更短的时间就遭到了本质的破坏，需补强、修理或重建。现在随着许多巨型工程的的出现，施工期较长，投资巨大。需要大大延长工程使用寿命，伴随着产生了现代高性能混凝土。

高性能混凝土的耐久性很好、水化热很低、弹性模量高、徐变系数低、长期强度增长大、渗透系数低、抗氯离子渗透比普通混凝土高许多，混凝土碳化也满足要求。减小水灰比和外掺超细粉是提高混凝土结构的使用寿命的重要手段。在我国通常将强度等级大于（或等于）C60的混泥土称为高强混泥土。高强不一定是高性能，况且需要高强度的工程结构在数量上并不是很多。就现状而言，C30-C50级高性能混凝土具有更普遍的实用意义。

海工混凝土就是海港、码头、引桥、防浪堤等与海水接触的建筑工程中的混泥土构件。这些构件因长期于海水接触会产生腐蚀破坏，须根据区域有针对性的采取不同的防腐蚀措施来提高使用耐久性，高性能混凝土就是作为海工混凝土提高耐久性能的最有效的措施。

2、海洋环境中混凝土的腐蚀机理

（1）硫酸盐腐蚀。硫酸钠、硫酸镁与混凝土中的水化产物氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸镁又迅速与水泥石中水化铝酸钙生成钙矾石，体积是原来的1.5倍以上，混凝土会膨胀破坏。

（2）氯盐腐蚀。氯化钠、氯化镁与混凝土中的水化产物氢氧化钙反应生成氯化钙、氢氧化镁等物质，无胶凝作用，破坏混凝土的内部结构。同时，反应后生成的大量游离的氯离子致使钢筋锈蚀。氯离子是造成海工混凝土破坏的最主要因素。

（3）水位变动区混凝土的冻融破坏。海水对混凝土构件的冲刷磨耗，也对混凝土的耐久性产生破坏。

3、提高海工混凝土耐久性设计的措施

根据腐蚀程度将混凝土所处的区域划分为四区：大气区、浪溅区、水位变动区、水下区。浪溅区钢筋腐蚀最严重，其次大气区，水下区最轻。通常根据区域有针对性的采取不同的防腐蚀和方法。

3.1 结构设计

海工混凝土结构造型和构造与普通混凝土不同，设计应满足以下要求：

（1）构件截面几何形状力求简单、平顺，有利排水。限制导致表面积水的设计，尽量减少构件受浸泡和溅湿的表面积。

（2）构件便于施工便于成型。处于腐蚀严重部位的构件，应考虑其易于更换的可能。

（3）结构形式要利于关键部位的检修。

（4）处理好构件间连接，采用的支座和节点要保证结构的变形约束变小。

（5）钢筋构成闭口钢筋。

（6）增加保护层厚度。

3.2 水泥与水

水泥是关键，要尽量选择水化产物氢氧化钙、水化铝酸盐少的水泥，强度不应低于42.5MPa。水采用地下水、自来水，要检测氯离子含量不大于200mg/L，PH>4。水灰比的大小是反应混凝土抵抗氯离子入侵的能力。水灰比和氯离子扩散系数关系为良好的线性关系。所以水灰比要尽量小。

3.3 集料

粗集料不能含活性二氧化硫，防止集料与碱反应。粗集料最大粒径在浪溅区不大于保护层厚度的2/3，其他区不大于保护层厚度的4/5。细集料不能用海砂。

3.4 钢筋

采用耐腐蚀钢筋。现在主要采用环氧涂层钢筋，运输、存放、加工、安装和混凝土浇筑等都有特殊要求，见中华人民共和国建筑工业行业标准 《环氧树脂涂层钢筋》（JG 3042-1997）。交通部《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000），将环氧树脂涂层钢筋列为主要的防腐措施之一。

3.5 混凝土表层处理

为了防止水、氯化物、二氧化碳等侵蚀介质渗入混凝土中，以延缓纲筋锈蚀，对于修补过的或新并行筑的混凝土结构，涂覆混凝土干作为第一道防线，往往是一种比较简便、经济和有效的辅助性能保护措施。镶面板是另一种混凝土表层处理方式。

3.6 采用高性能混凝土

掺加粉煤灰、矿粉、硅灰等可以增加混凝土的密实度、增强抵抗侵蚀的能力。高性能混凝土是作为提高海工混凝土的耐久性的最有效的措施。

4、海工混凝土施工应注意的事项

4.1由于高性能混泥土采用高效聚羧酸减水剂，对用水量及其水泥品种的变化很敏感。这就要求施工中要做到以下几点：

（1）拌合站要严格控制混凝土各种组份的计量重量误差，不超出允许范围。

（2）严格控制拌合站粗细集料及其掺合料的稳定，不能随意变换厂家或材质、及粒径。

（3）要严格检测料场的粗细集料的风干含水率，从拌合水量中减出。首先是测的要准、频率足够；再就是对料场集料要覆盖彻底，防止集料的含水率的变化。

（4）掺合料一定注意要有妥善保存方式，避免受潮。

（5）聚羧酸减水剂的投放量误差要控制在允许范围之内。

（6）拌合过程中出现发粘的现象，切忌加水，应从各种组份是否是按照配合比使用的品牌、规格、保存方式及其计量的准确性方面去查找原因。

4.2由于海工混凝土主要控制指标是氯离子渗透系数，检测电通量按检测要等试件达到56天时间；指明要有抗冻融要求的海工混凝土，300次冻融就要得50天，1天是6个冻融循环。也就是说做一个海工混凝土配合比的周期比较长。那么为了避免在施工中遇到集料或掺合料的供应断路，就应在施工前就做好几组不同组分的配比以做备用。

4.3混凝土的养生

要根据不同的掺合料的掺量及其特性，确定合理的养生时间及养生方式。要求如下：

（1）混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护，保持混凝土表面湿润。

（2）混凝土表面养护的要求：

1）混凝土浇筑完毕后，养护前宜避免太阳曝晒。

2）塑性混凝土应在浇筑完毕6～18h内开始洒水养护，低塑性混凝土宜在浇筑完毕后立即喷雾养护，并及早开始洒水养护。

3）混凝土应连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润。

（3）混凝土养护时间，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜适当延长养护时间。

（4）混凝土养护应有专人负责，并应作好养护记录。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准．海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ275-2000）[M] 北京：人民交通出版社，2001

[2]中华人民共和国行业标准．水工混凝土施工规范（DL/T 5144-2001）[M] 北京：中国电力出版社，2002

[3]刘伟．提高海洋钢筋混凝土基础工程结构质量的探讨[J]．建设科技，2009年第3期