■余 敏

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州 350001）

1 工程概述

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)某工程項(xiàng)目，路線主線設(shè)計(jì)一座跨海大橋,橋長200m,采用先簡支后連續(xù)，跨徑布置為5×40m。大橋除了兩端承臺外，其余4個墩均在海上。處于海水中的承臺、墩身及浪濺區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用添加克汰（疏水孔栓化合物）的高性能混凝土?？颂诨炷林械倪\(yùn)用，有效減少了有害物質(zhì)的吸收和滲透，提高了混凝土的耐久性。

2 克汰在混凝土中的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)

克汰是疏水孔栓化合物（HPI）系列之一，其成分是脂肪酸化學(xué)種類。克汰的使用從本質(zhì)上使結(jié)構(gòu)混凝土由內(nèi)而外達(dá)到防水和防腐蝕作用，其工作原理有兩個：

（1）物理原理：疏水孔栓化合物在混凝土毛細(xì)孔內(nèi)呈分散狀態(tài)，在水流的作用下大量的孔栓物聚集入毛細(xì)孔內(nèi)形成“塞子”，堵住毛細(xì)孔從而防止水的進(jìn)入?？颂c水泥、砂石料形成的克汰系統(tǒng)，能產(chǎn)生顯著的毛細(xì)孔“阻塞”作用，改變混凝土表面的張力，有效隔絕外界的Cl-、Mg2+、SO-24有害物質(zhì)及有害物質(zhì)的水載體等，形成一種防水、防腐的混凝土。

（2）化學(xué)原理：它與混凝土拌合物中的水泥及輔助粘合劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的疏水基質(zhì)對鋼筋進(jìn)行了電氣絕緣，進(jìn)一步防止有害物質(zhì)對鋼筋的侵蝕。

圖1 疏水化合孔栓物工作原理示意圖

在疏水孔栓物的物理化學(xué)作用下，不僅不會對結(jié)構(gòu)混凝土中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，而且水和氯離子難以滲透，從而由內(nèi)而外實(shí)現(xiàn)防水、防腐作用。

3 目前廣泛使用的耐久性的混凝土與克汰混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)比較

一般的混凝土為了達(dá)到耐久性所采取的措施有：添加阻銹劑、混凝土表面涂層、鋼筋涂層、采用普通高性能混凝土配合比。但這些措施在實(shí)際應(yīng)用中存在著一定的缺點(diǎn)和局限性，使混凝土的耐久性不能較好地達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

（1）添加阻銹劑：添加阻銹劑會在鋼筋表面生成一層致密的氧化物鈍膜，使鋼筋難以銹蝕。但是在Cl-、OH-的摩爾比隨著原材料變化而變化，當(dāng)摩爾比＞0.6，且 PH＞12時，鋼筋表面的氧化物鈍膜會遭受氯離子破壞，使鋼筋受到電化學(xué)腐蝕。

（2）混凝土表面涂層：前期成本較低，施工較為簡單，但后期在使用過程中耐候性較差，壽命低，需長期維護(hù)，成本較高，且只能從表面短期解決問題。

（3）鋼筋表面涂層：鋼筋涂層生產(chǎn)成本高，對鋼筋除銹工作有著較高的要求，在工地搬運(yùn)工程中容易出現(xiàn)破損，修復(fù)工作較為麻煩。由于鋼筋表面涂層與混凝土隔離，造成鋼筋與混凝土粘結(jié)力下降，影響了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，無法正常維護(hù)，使用壽命短。

（4）采用普通高性能混凝土配合比：采用普通高性能混凝土配合比是通過調(diào)整水膠比，膠凝材料的用量，控制原材料的氯離子含量等措施在一定程度上可以提高混個凝土的耐久性，但在后期使用過程中氯離子等有害物質(zhì)仍然會通過混凝土的毛細(xì)孔及混凝土裂縫緩慢滲透進(jìn)去，從而對鋼筋進(jìn)行腐蝕，存在著一定的局限性。

從上述的優(yōu)缺點(diǎn)比較不難看出：

①傳統(tǒng)的混凝土不論是采取添加阻銹劑、混凝土表面涂層、鋼筋表面涂層措施，還是選用普通高性能混凝土措施，耐久性效果不顯著。

②克汰系統(tǒng)混凝土有著較強(qiáng)的防水、防腐性能，使用壽命長，而且施工簡單，后期不需要維護(hù)，總體費(fèi)用低，能從根本提高鋼筋混凝土耐久性問題。

4 克汰系統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

4.1 耐久性設(shè)計(jì)原則

本文研究的所在工程項(xiàng)目的橋梁處于近海海洋環(huán)境中，其耐久性設(shè)計(jì)采用以下原則：

（1）通過吸收借鑒國內(nèi)相關(guān)沿海及海洋環(huán)境橋梁的耐久性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在滿足規(guī)范對耐久性設(shè)計(jì)的要求基礎(chǔ)上，充分考慮經(jīng)濟(jì)性和有效性。

（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性和維護(hù)難易程度等因素選擇相應(yīng)的耐久性措施。對于橋墩、承臺等不易維護(hù)且難以替換的重要構(gòu)件應(yīng)重點(diǎn)考慮。

（3）橋墩、承臺C45混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足:混凝土氯離子總含量不超過膠凝材料總質(zhì)量0.10%，總堿含量不大于1.8kg/m3，最大水膠比W/B≤0.40，膠凝材料最小用量340kg/m3,砼氯離子擴(kuò)散系數(shù)＜2.5×10-12m2/s。

4.2 采用原材料及配合比

（1）水泥：使用普通硅酸鹽水泥 P·O42.5，技術(shù)指標(biāo)符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175）要求，水泥中的氯離子含量為0.02%≤0.03%（各檢測指標(biāo)中，符號前面為實(shí)測值，后面為要求值，下同）。

（2）粉煤灰：使用二級粉煤灰，其燒失量3.1%≤5%，需水量比94%≤105%，SO3含量0.6%≤3%，氯離子含量為0.01%≤0.02%。

（3）細(xì)集料：使用河砂，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.62，含泥量0.4%，泥塊含量0.2%，氯離子含量為0.01%＜0.02%。

（4）粗集料：使用 4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-31.5mm三個粒級，級配良好，針片狀含量4.9%，含泥量0.6%，泥塊含量0.1%，壓碎值14%，氯離子含量為0.006%＜0.02%。

（5）外加劑：使用聚羧酸高效減水劑，減水率28%，摻量1%。

（6）克汰：使用克汰液劑，其性能符合《砂漿、混凝土防水劑》（JC474-2008）中一等品的技術(shù)要求，最優(yōu)摻量由試驗(yàn)室試配確定。

（7）混凝土拌合用水：采用飲用水，其品質(zhì)符合JGJ 63-2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求，不得使用海水拌合。

所在項(xiàng)目的大橋橋墩、承臺設(shè)計(jì)強(qiáng)度C45,施工塌落度要求140mm～160mm，集料最大粒徑31.5mm,砂率控制37%～42%之間，根據(jù)耐久性設(shè)計(jì)原則及《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)試配和試驗(yàn)驗(yàn)證該橋墩、承臺配合比見表1。通過反復(fù)調(diào)配選擇克汰的最優(yōu)摻量為：每立方米混凝土加入30L克汰，摻加后的混凝土其拌合物流動性、粘聚性、保水性沒有變化，拌合物工作性能符合要求，摻入克汰后的混凝土攪拌時間在未摻克汰的混凝土攪拌時間90s的基礎(chǔ)上延長至120s，以確?？颂诨炷林袛嚢杈鶆颉?/p>

表1 摻克汰及未摻克汰的混凝土配合比

4.3 摻克汰后對混凝土性能、強(qiáng)度、耐久性、吸水率的影響

（1）通過試驗(yàn)檢測，摻克汰后混凝土性能符合《砂漿、混凝土防水劑》（JC474-2008）標(biāo)準(zhǔn)中一等品的技術(shù)要求（見表 2）。

（2）在混凝土中克汰按30升每立方米的比例加入,同時等量取代30升用水量，對添加克汰和未加克汰狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度及耐久性進(jìn)行檢測比對（見表3）。

表2 摻克汰的混凝土性能

表3 克汰對混凝土強(qiáng)度及耐久性影響

從表3可以看出：摻入克汰后，混凝土的7天和28天強(qiáng)度有所提高，56d電通量和56d氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)測值明顯降低，表明添加克汰混凝土的耐久性明顯提高。

（3）通過對已澆筑的0#墩左、右幅承臺（因未在海水侵泡及濺浪影響區(qū)，可不摻克汰）和1#墩左、右幅承臺（在海水水侵泡及濺浪影響區(qū)，摻克汰）進(jìn)行7天齡期吸水率測試（見表4）。

從表4可以看出：添加克汰的混凝土，吸水率明顯降低，有效提高了防水效果。

表4 添加克汰與未添加克汰混凝土吸水率測試結(jié)果

（4）試驗(yàn)結(jié)果分析

①每立方米按30L克汰摻入后的混凝土性能符合JC474-2008《砂漿、混凝土防水劑》標(biāo)準(zhǔn)的混凝土防水劑一等品要求，且對混凝土的其他工作性沒有影響，如：混凝土流動性、粘聚性、保水性。

②混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)測值為1.51×10-12m2/s，小于設(shè)計(jì)值2.5×10-12m2/s的指標(biāo)要求，混凝土的抗氯離子滲透性能得到明顯的改善，對混凝土的強(qiáng)度沒有不良影響。

③試驗(yàn)齡期為7天的混凝土30分鐘吸水率不超過1%設(shè)計(jì)要求，添加克汰能在很大程度減少了混凝土的吸水率，抑制了水的滲透。

5 結(jié)束語

通過克汰混凝土在海洋環(huán)境下橋梁工程中的運(yùn)用表明，克汰混凝土明顯表現(xiàn)出疏水性，混凝土的吸水率大幅降低，混凝土的氯離子抗?jié)B透性能得到改善，有效的防止了鋼筋進(jìn)一步受到腐蝕，使混凝土實(shí)現(xiàn)更高的防水、防腐效果，并對混凝土性能、強(qiáng)度沒有不良影響。

克汰混凝土，施工簡單，后期不需維護(hù)，無需額外的防腐、防水作業(yè)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文對在海洋環(huán)境中的橋梁使用克汰混凝土，提供了一些參考,希望廣大同行可以做進(jìn)一步的推廣運(yùn)用和研究。

[1]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[2]JGJ 55-2011,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程.

[3]JTJ 275-2000,海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范.

[4]JC474-2008,砂漿、混凝土防水劑.

[5]JTS 151-2011,水運(yùn)工程混凝土施工技術(shù)規(guī)范.