高芳勝，尤立峰

（深圳市安托山混凝土有限公司，深圳 518040）

1 前言

混凝土是工程中用量最多的建筑材料，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋與混凝土的優(yōu)點(diǎn)，造價較低，是世界上應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。然而許多國家都面臨著混凝土結(jié)構(gòu)提前失效或早期損壞的問題，其原因部分是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗力不足造成的，有的是由于使用荷載的不利變化引起的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)耐久性不足導(dǎo)致的。特別是沿海及近海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)，由于海洋環(huán)境對混凝土的腐蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使結(jié)構(gòu)發(fā)生早期損壞，喪失了結(jié)構(gòu)的耐久性能。我國東南沿海有著綿長的海岸線，內(nèi)陸還有大片的鹽漬地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，在這些地區(qū)每年國家因混凝土及鋼筋腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失以億元計，嚴(yán)重影響了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。我國正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時期，許多耗資巨大的重要建筑，如跨海大橋、大壩、沿海地區(qū)地下工程等，已經(jīng)或即將開工建設(shè)，這些在海洋、鹽漬土壤等環(huán)境條件下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性自然成為土木工程界關(guān)注的焦點(diǎn)。為此，設(shè)計低Cl-滲透抗腐蝕混凝土，并在海岸工程(如港口、跨海大橋等)和離岸工程(如大型深水碼頭等)中使用便非常重要。

2 混凝土配合比設(shè)計思路和原材料選擇

2.1 設(shè)計思路

通過摻加一種或多種礦物摻合料來增強(qiáng)混凝土的抗Cl-滲透性能，從而提高混凝土的抗腐蝕性能達(dá)到混凝土的耐久性要求。試驗(yàn)主要依據(jù) 《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》JTJ275-2000以及相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

2.2 原材料選用

2.2.1 水泥

通過對質(zhì)量穩(wěn)定的小野田、華潤、魚峰、粵秀等多種水泥進(jìn)行試驗(yàn)，綜合對比各種水泥對外加劑的適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)稠度、和易性和強(qiáng)度發(fā)展特性等試驗(yàn)結(jié)果，選用日本進(jìn)口的小野田P·O42.5級水泥，其有關(guān)性能指標(biāo)如表1所示。

2.2.2 河砂

深圳地區(qū)的建筑用河砂主要來源為東莞和肇慶。東莞河砂均取自珠江入?？冢w粒級配比較穩(wěn)定，但含泥量和泥塊含量波動較大，氯離子含量比較高。肇慶河砂取自西江內(nèi)河，不含氯離子。選用肇慶河砂，其性能指標(biāo)如表2所示。

表1 水泥性能指標(biāo)

表2 混合砂性能指標(biāo)

2.2.3 石子

選用安托山石場的5～25mm碎石。該石場的石子級配比較好，石子沒有潛在堿活性反應(yīng)，其性能指標(biāo)如表3所示。

2.2.4 粉煤灰

選用Ⅰ級粉煤灰，利用粉煤灰特殊的物理化學(xué)作用，改善混凝土的抗腐蝕能力，提高混凝土的密實(shí)性。根據(jù)以往的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程要求,決定選用媽灣電廠的Ⅰ級粉煤灰，其性能指標(biāo)如表4所示。

表3 石子性能指標(biāo)

表4 I級粉煤灰性能指標(biāo) %

2.2.5 外加劑

選用我單位生產(chǎn)的ATS-SP1緩凝高效減水劑。其檢驗(yàn)結(jié)果表5所示。

2.2.6 礦渣粉

表5 減水劑檢驗(yàn)結(jié)果

選用韶關(guān)鋼鐵公司的S95級礦渣粉，其性能指標(biāo)如表6所示。

表6 S95級礦粉性能指標(biāo)

2.2.7 膨脹劑

選用北京中巖的ZY型高性能膨脹劑。

3 低Cl-滲透抗腐蝕混凝土的配制

根據(jù)氯離子對混凝土的侵蝕機(jī)理，通過前期的一些試配工作，篩選出的混凝土試驗(yàn)配合比見表7。

表7 試驗(yàn)配合比 (材料用量 kg/m3 )

相應(yīng)試配混凝土的工作性能和性能檢測結(jié)果見表8及圖1。

表8 混凝土的工作性能和檢測結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，摻用摻合料能夠顯著提高混凝土的抗氯離子滲透性能。單摻一種礦物摻合料，對提高混凝土抗氯離子性能作用從大到小依次是膨脹劑、礦渣粉、粉煤灰；摻兩種礦物摻合料，膨脹劑和礦渣粉一起使用效果最好，膨脹劑和粉煤灰次之。同時摻膨脹劑、粉煤灰和礦渣粉的效果最好，由于膨脹劑的價格比較高，從經(jīng)濟(jì)性考慮，建議摻優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和礦渣粉，這兩種摻合料同時摻入基本能夠配制出6小時電通量小于1000C的混凝土。礦物摻合料的摻入改善了水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和組成比例，明顯提高了混凝土的抗氯離子滲透性能。由于礦物摻合料有填充效應(yīng)，使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，大大降低了混凝土的孔隙率，減少了氯離子滲透的通道，從而提升了混凝土的耐久性。因此選用優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料不失為配制高抗氯離子滲透能力混凝土的有效途徑。

表9 配合比

表10 檢測結(jié)果

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

廣深港客運(yùn)專線起于新廣州站、途徑東莞市、深圳市、終于香港西九龍站，是國家鐵路“四縱四橫”客運(yùn)專線的重要組成部分。高速鐵路列車時速可達(dá)每小時350公里。其中位于深圳市的廣深港客運(yùn)專線福田站暨綜合交通樞紐工程，位于西起新洲路、東至金田路、北至福中路、南至福華路城市核心區(qū)域，總建筑面積約22萬m2,總投資約70億元。將在2011年6月建成并投入使用。它是集高速鐵路、城際鐵路、地鐵、公交以及出租車站等多種交通設(shè)施于一體的綜合交通樞紐工程。車站總長1024m，寬78m，共設(shè)8線4站臺，為地下三層站，地下埋深30米以下。地下一層為換乘大廳、地下二層站廳層、地下三層為站臺層。設(shè)計使用年限100年。

4.2 工程指標(biāo)要求

結(jié)構(gòu)主體混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)要求為：強(qiáng)度等級：C40P12；坍落度：160～200mm；56d齡期的混凝土試件的電通量 （抗Cl-滲透性能）：＜1000C；膠凝材料抗腐蝕系數(shù)＞0.85。

4.3 混凝土配合比

如表9。

4.4 檢驗(yàn)結(jié)果

如表10。

從檢測結(jié)果看，所配制混凝土56d齡期的電通量及膠凝材料抗腐蝕系數(shù)均滿足工程的設(shè)計要求。

5 結(jié)論

在混凝土中摻入一定量的摻合料如粉煤灰、礦渣粉、膨脹劑等都能有效的增強(qiáng)混凝土的抗氯離子滲透性能，使混凝土具有更好的耐久性。一般泵送混凝土都摻有粉煤灰，只要再摻入一定比例的礦渣粉就能配制出6小時電通量小于1000C的混凝土，如再摻入膨脹劑效果會更好。