胡鵬

青島方盛置業(yè)有限公司 山東省青島市 266071

摘要：濱海地區(qū)強腐蝕環(huán)境條件下，PHC管樁使用受限。本文通過對管樁的腐蝕機理、影響腐蝕的因素等角度進(jìn)行分析，并通過與《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》編制組專家、管樁生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員共同研討，給出了具體的防腐措施，為PHC管樁在濱海工程的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：PHC管樁；濱海；防腐；腐蝕機理；CM阻銹劑；

前言

我國濱海地區(qū)多為沖積淺灘地貌，淤泥層較厚且具有腐蝕性，此類場地的工程多采用樁基礎(chǔ)來傳遞建筑物的豎向荷載。根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》的要求，當(dāng)硫酸根離子、氯離子為強腐蝕等級時，不應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁）及混凝土灌注樁，如必須選用時需應(yīng)經(jīng)試驗論證，并采取可靠措施，確能滿足防腐蝕要求時方可使用。

PHC管樁單樁具有承載力強、制作周期短、施工方便、綜合造價相對較低等優(yōu)點，隨著產(chǎn)品防腐性能的提升及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，管樁在濱海項目基礎(chǔ)工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)結(jié)合青島地區(qū)某濱海項目中PHC管樁的應(yīng)用，來介紹一下具體的防腐措施及要求。

1、項目地質(zhì)概況

該項目位于膠州灣北側(cè)，原地貌為濱海淺灘，距入?？诰嚯x約1.5公里。場主要由人工填土、全新統(tǒng)海相沼澤化層、洪沖積層組成，層厚達(dá)8～12m，故樁基是解決上部結(jié)構(gòu)荷載向下傳遞的唯一途徑。根據(jù)現(xiàn)場勘探結(jié)果及水（土）質(zhì)分析成果，場區(qū)地下水中硫酸根離子含量為7315mg/L，對混凝土結(jié)構(gòu)具有強腐蝕性；場區(qū)地下水中氯離子含量為47353mg/L，對鋼筋具有強腐蝕性。

2、腐蝕機理：

通過研究管樁的腐蝕機理，發(fā)現(xiàn)腐蝕主要分硫酸鹽及氯鹽對混凝土的腐蝕以及鋼筋的銹蝕兩種。

2.1混凝土腐蝕

（1）硫酸鹽腐蝕破壞的實質(zhì)是硫酸根離子進(jìn)入到水泥石內(nèi)部，與膠凝材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有膨脹性的鈣礬石，從而導(dǎo)致混凝土開裂、剝落等破壞。

鈣礬石形成的方程式如下：

3CaSO4·2H2O+4CaO·Al2O3·12H2O +14H2O→3CaO· Al2O3·3CaSO4·32H2O+ Ca（OH）2

（2）氯鹽腐蝕主要是由于水中游離氯離子通過擴散、滲透等方式侵入混凝土中，與Ca（OH）2、3CaO·2Al2O3·3 H2O發(fā)生反應(yīng)，生成易溶的CaCl2和帶有大量結(jié)晶水且比反應(yīng)物體積大幾倍的固相化合物，其反應(yīng)方程式如下：

CaCl2+3CaO·2Al2O3·6 H2O+ 25H2O→3CaO·2Al2O3·3Ca Cl2·31 H2O

2.2鋼筋銹蝕

鋼筋的銹蝕反應(yīng)過程為：

2Fe+2 H2O+ O2→2Fe++4OH-→2Fe（OH）2

鐵遇水及氧氣變成氫氧化鐵，體積根據(jù)銹蝕物的不同，可膨脹2～6倍，產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力，使混凝土沿鋼筋產(chǎn)生筋裂縫。

3、影響PHC管樁腐蝕的因素：

針對PHC管樁的腐蝕機理進(jìn)行分析，影響其腐蝕因素可分為外在因素和內(nèi)在因素，內(nèi)在因素主要包括：抗侵蝕材料含量，礦物摻合料、外加劑和混凝土的密實程度等；外在因素則包括：侵蝕介質(zhì)中硫酸根離子、氯離子含量，管樁的施工方法等。

3.1內(nèi)在因素

水泥是樁身混凝土的重要組成部分，其性質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著重要影響。研究表明：當(dāng)SO42-質(zhì)量濃度低于2500mg/L時，可選擇中抗硫酸鹽水泥或摻粉煤灰的普通水泥；當(dāng)SO42-質(zhì)量濃度低于8000mg/L時，可選用高抗硫酸鹽水泥或摻粉煤灰的中抗硫酸鹽水泥。

由于普通硅酸鹽水泥中孰料含量較多，因而水化產(chǎn)生的Ca（OH）2和水化鋁酸鈣含量較高，一旦水泥石遭受SO42-侵蝕，破壞較嚴(yán)重。試驗研究表明，使用礦物摻合料能改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增加混凝土的密實性。尤其在硫酸鹽環(huán)境下，合理使用礦物摻合料能顯著提高混凝土的耐久性，是影響混凝土耐久性的重要因素。

混凝土抗壓強度越高，混凝土的抗?jié)B性能及抗碳化性能就越好，耐腐蝕性也越好。試驗表明，水泥用量439kg/m3 的C30混凝土，其碳化深度只有0～0.5mm，而水泥用量 297kg/m3 的C20，碳化深度有2.0～3.0mm，可見采用高強混凝土對防止鋼筋過早的電化學(xué)腐蝕十分有利。

3.2外在因素

混凝土保護(hù)層是保證鋼筋與混凝土共同工作，從而能有效地延緩保護(hù)層內(nèi)主筋的銹蝕進(jìn)程。當(dāng)碳化深度超過混凝土的保護(hù)層時，就會失去對鋼筋的保護(hù)作用。

濱海項目一般淤泥層較厚，對于持力層較深的項目均會存在接樁的情況，因接頭端板鋼板外露，在強腐蝕條件下接頭的防腐都一直是管樁防腐的重點和難點。另外，施工時采用重錘沖擊對樁身造成的微裂縫也會引起腐蝕，腐蝕性地下水通過毛細(xì)空隙深入樁身內(nèi)部，加速混凝土及鋼筋的腐蝕，所以施工過程對樁身腐蝕性的影響也應(yīng)引起重視。

4、防腐措施：

通過對PHC管樁腐蝕機理和影響腐蝕因素的分析，管樁的腐蝕是與樁身材料、添加劑、保護(hù)層厚度及混凝土密實度等多種因素緊密相關(guān)。同時管樁防腐還受施工工藝、樁間接頭方式等外部因素的影響。本項目在樁基選型階段組織規(guī)范編制組專家、設(shè)計、工程及管樁廠家技術(shù)人員等參與管樁防腐的研討，有針對性的提出防腐措施，具體如下：

4.1樁身防腐要求

（1）選用摻粉煤灰及添加抗硫酸根離子及氯離子等外加劑的普通水泥，混凝土28天的抗氯離子滲透系數(shù)DRCM≤4 x 10-12 m2/s，KS150次的耐蝕系數(shù)≥0.9，外加劑應(yīng)采用GN-3型抗蝕劑或CM型品質(zhì)較好的外加劑。通過提高抗氯離子的滲透性能，添加抗腐蝕外加劑等方式，減少水灰比及硬化后混凝土內(nèi)游離鈣離子的含量，從而保證樁身混凝土本身的耐久性；

（2）樁身混凝土強度等級不應(yīng)低于C60，抗?jié)B等級不應(yīng)低于S1O，鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm。通過提高樁身混凝土的密實度及抗?jié)B性能、增加樁身混凝土保護(hù)層厚度，有效的提高其抗碳化能力及延緩氯離子的侵入；

（3）管樁采用免蒸壓工藝的AB級以上樁型。采用閉口封閉樁尖，樁身全長采用C40微膨脹混凝土灌芯；

（4）樁長15m以內(nèi)宜采用單節(jié)樁，如需接樁，接頭應(yīng)避開干濕交替部位；

（5）當(dāng)采用焊接接頭時，在接頭部位的端板涂刷防腐涂層，管樁外露鐵件應(yīng)增加腐蝕裕量2mm；

（6）樁頂標(biāo)高應(yīng)控制在室外地坪2m或以下，無地下室部分的樁身頂部1m范圍內(nèi)增設(shè)混凝土護(hù)筒，筒壁厚度不小于150mm；

（7）樁承臺墊層采用150mm 厚C20混凝土并摻加CM型防腐阻銹劑。

5、結(jié)束語

PHC管樁在其多年的工程實踐中已得到廣泛的應(yīng)用，對管樁防腐的研究也在隨著新技術(shù)的不斷進(jìn)步而在不停地發(fā)展。從近年的研究成果可知，管樁的腐蝕是多種因素共同作用的結(jié)果，樁基的耐久性及可靠性關(guān)乎整個項目在今后長期使用過程中的安全性和穩(wěn)定性，在濱海項目中應(yīng)用時應(yīng)引起足夠的重視。各工程的應(yīng)根據(jù)具體的實際情況，通過征詢規(guī)范編制組的專家意見，選用合適的防腐處理措施，有針對性的解決樁基的腐蝕問題。

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