所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:137
副标题#e#摘要：通过对天津滨海地区环境的分析，结合《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》等相关规范，针对不同部位的腐蚀程度，提出不同耐久性要求。然后采用矿粉与水泥等比复掺的方法进行配合比设计，通过一系列配合比的筛选出高性能混凝土配比。通过质量跟踪，找出高性能混凝土室内和现场的性能差别与原因，为以后滨海地区的工程建设提供参考。
关键词：滨海地区 耐久性 矿粉等比复掺 高性能混凝土
1.引言
20世纪50年代，渤海湾海滨盐土及盐田地带，天津塘沽至汉沽一线的混凝土电线杆，从地面以上约0.5m部位，在一次大风中全部折断，无一幸存。滨海地区的混凝土结构在冻融和盐侵蚀作用下破坏非常严重。目前在建或待建的桥梁等建筑物的主体部位都是混凝土结构，在海洋环境条件下，或者近海条件下，混凝土以及钢筋混凝土结构物，受海水的化学作用，Cl-扩散与腐蚀作用，以及剧烈的环境作用下，普通水泥混凝土的耐久性在腐蚀环境下难以得到保证，因此必须考虑其 [1]。由此可见，研究适用于天津滨海新区类抗高冻融、强盐侵蚀的高性能水泥混凝土用于重要工程是非常必要的。
2.项目概况
海滨大道是天津市的沿海高速公路，北起河北沿海高速唐山段的涧河，向南与河北沿海高速沧州段在歧口相接，全长约89.5公里，其中南、北两段为高速公路，中段为高速等级的集疏港城市快速路。海滨大道地处沿海，其中桥梁总计50公里，所处环境对结构腐蚀作用按不同分区由中等程度至严重程度，桥梁结构设计基准期为100年，对混凝土性能要求高。
3.工程耐久性要求
根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》、《混凝土结构耐久性设计及施工指南》、《桥梁结构高耐久性混凝土设计及施工规程》、《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》、《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》等相关规范，结合国内外关于混凝土预防性保护的最新研究进展，并结合桥梁不同部位的工作环境进行耐久性设计。本工程中桥梁不同部位的环境侵蚀作用等级及相应的抗冻要求见表1和表2。 
4.原材料
1) 水泥：冀东PO42.5普通硅酸盐水泥，其物理性能如表3。 
2) 矿粉：山东建安建筑S95矿粉，密度2.92g/cm3，比表面积432m2/kg。
3) 减水剂：天津冶建生产的JG-3减水剂，其性能指标如表4。 
4）砂：福建江砂，中砂，技术指标如表5。 
5) 石：天津蓟县碎石，技术指标入表6。 
6) 防腐剂：天津斯太迪STR－02型防腐剂，具有一定的引气作用。
5.混凝土耐久性测定方法
1） 氯离子渗透性（RCM法）
根据德国Aachen工业大学建筑材料研究所（IBAC，RWTH Aachen）按照唐路平提出的快速氯离子迁移法（RCM）作拒不修改后的试验方法——ibac test，测定混凝土中氯离子非稳态快速迁移的扩散系数。
它能定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，为氯离子侵蚀环境中的混凝土结构耐久性设计与施工以及使用寿命的评估与预测提供基本参数。
2）抗冻融性（快速冻融法）
本试验装置采用水冻水融法，把符合外观要求的100×100×400的混凝土试件和测温试件放进试件桶中，用17-23℃的水浸泡4天，然后把试件桶放入冻融试验槽中，用循环的载冷剂对试件反复进行降温和升温，周期性地把试件内外的水进行冻结和融化。混凝土试件每做25次冻融循环试验，都要测量1次重量和相对动弹性模量。当相对动弹性模量下降至初始值的60%或质量损失率达5%时，即认为试件已达破坏，并以相应的冻融循环次数作为该混凝土的抗冻等级。如果试件冻融至预定的循环次数，而相对动弹性模量和质量损失率均未达到上述指标，可认为试验的混凝土抗冻性已满足设#p#副标题#e#计要求。根据冻融循环次数及相应的相对动弹性模量可计算出混凝土耐久性系数，供设计选材时参考。因此，在动弹性模量、质量损失率和耐久性系数为评定指标的混凝土抗冻试验中。
6.高性能混凝土配合比设计
对原材料的性能检测完后，根据原材料的性能进行高性能混凝土配合比设计。根据不同的强度等级、施工工作性和耐久性系数等要求，参照《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》等五个相关规范，使用掺合料等掺取代法设计了不同矿粉掺量、不同水胶比的高性能混凝土的配合比。通过综合比较造价和硬化混凝土性能两个因素，得到了四个适用于工程不同耐久性和强度要求的C30D级环境、C35D级环境、C30E级环境和C50D级环境配合比，如表7。
7.高性能混凝土的性能
7.1 实验室指标测定
塌落度
试配混凝土出料时即刻对其进行塌落度试验，并与设计要求塌落度进行对比，如表8。分析结果表明工作性完全符合要求。 
抗压强度
对实验室试配成型混凝土3d、7d、28d抗压强度分析，表9是不同龄期不同配比的抗压强度测定值。 
图一 抗压设计强度比 图二 28天的抗氯离子渗透系数
由图可以看出，混凝土7天强度都超过设计强度的90％，能很好的适应工程进度的需要。同时混凝土28天抗压强度都合格，保证了工程的质量。
氯离子渗透系数
试验中使用RCM法测定试配混凝土28天的抗氯离子渗透系数，图为四组配合比的DRCM大小。
通过对比可以很明显看出，三组D级防腐的混凝土通过掺加矿粉后，其抗氯离子渗透系数已经达到了E级。而E级防腐配比三的系数仅为2.11，相对很低。
抗冻融性
使用快速冻融机测定各配比的抗冻融性能，并用抗冻融耐久性指数表征其耐久性。 
由图三可以得出各高性能混凝土的配比都表现出良好的抗冻融性能，符合工程耐久性设计规范。
7.2现场耐久性指数跟踪
选定最终的配合比之后，配合比被运用于工程中。并对现场混凝土性能进行跟踪，主要针对RCM氯离子扩散系数跟踪，然后与试验室试配混凝土性能对比分析，如表10和图四所示。 
图四 试配与现场抗渗透系数对比分析
通过质量跟踪，发现实验室试配性能与现场配合比性能有较大区别，抗氯离子渗透波动比较大。究其原因，主要在于以下两方面：
1） 现场采用泵送，监管不利，当混凝土工作性不理想时，加泵送剂或者直接加水，增大混凝土的水灰比，从而增大了混凝土的渗透系数，降低混凝土的抗渗透性。
2） 现场混凝土浇注方量巨大，振捣效果不如室内，使得现场混凝土的密实性不如室内，从而降低了混凝土的密实性，导致混凝土的抗氯离子渗透性降低。
8.结论
1) 通过掺加大掺量的矿粉，同时结合高性能减水剂，可以得到综合性能优良的高性能混凝土。其抗渗透性能、抗冻融性等都有很大提高。
2) 由于矿粉具有自水化性能，所以大量掺加矿粉并不影响混凝土早期和后期强度的发展。
3） 掺加矿粉的混凝土具有良好的抗裂性，拆模之后的表观光滑明亮，美观性好。
4）现场质量控制是保障混凝土耐久性的关键，必须予以充分重视。
第一作者简介：
性命，性别，出生年月，#p#副标题#e#学历，职称，职务，从事工作等。
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参考文献
[1].冯乃谦.海洋与近海工程混凝土耐久性设计与检测.建筑科技情报.2003年1期
[2].中国工程院土木水利与建筑学部工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组．混凝土结构耐久性设计与施工指南[M]．北京：中国建筑工业出版社。2004．