海工混凝土掺合料的工程应用

彭海波，董同刚

（深圳市陆基建材技术有限公司，广东 深圳 518020）

海工混凝土掺合料的工程应用

彭海波，董同刚

（深圳市陆基建材技术有限公司，广东 深圳 518020）

海工混凝土受盐雾、侵蚀介质、海浪冲刷等多种因素作用，会极大地降低其使用寿命。本文研究了一种高性能海工混凝土掺合料，主要由工业废渣、石膏、硫铝熟料和其它组分构成，按2 0%～40% 掺入到混凝土中，具有降低收缩性和水化热、提高耐磨性能和抗氯离子渗透性能等多种作用，可大幅度提高海工混凝土抗侵蚀性能和使用寿命，减少海工构筑物的维护、维修费用。本产品在广东、广西、海南等多个海工构筑物上应用，工程检测结果表明其综合性能优于传统方法配制的海工混凝土。

海工混凝土；掺合料；抗海水侵蚀性能；抗海水冲刷性能；工程应用

1 海工混凝土掺合料配方研究

研究各种原材料的性能及工艺配方，赋予其补偿收缩、减免裂缝、阻止氯离子渗透、耐海水侵蚀、耐磨、抗渗、降低水化热等多个方面的作用。适量掺入普通水泥混凝土中，能够满足 JTJ 275—2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中混凝土抗氯离子渗透性要求和 GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》中的补偿收缩混凝土技术要求。CRA掺合料化学成分见表 1。CRA 外观为灰白粉末，CRA 中的 MgO＜3%，氯离子含量＜0.03%，碱含量＜0.3%，无有害成分。

表 1 CRA 掺合料的化学成分 %

1.1 CRA原材料组成

CRA 掺合料由工业废渣、硫铝水泥熟料、石膏、阻锈剂采用了 CRA 混凝土掺合料，混凝土配合比和性能见表 2。

表 2 沉箱等混凝土配合比和性能 kg/m3

水化热：用华润 42.5 普通水泥，按 GB/T 12959—2008《水泥水化热测定方法》检测了CRA 不同掺量对水泥水化热的影响。由于 CRA 水化放热量小，掺入 CRA 的水泥水化热显著降低，随掺量增加，水化热降低幅度增大，较低的水化热有利于控制温差裂缝。

该项目使用 CRA 产品数千吨，海工混凝土强度、电通量、收缩率等各项性能指标均达到规范或设计要求，工程质构成，具有水化热低、微膨胀、电通量低、抗侵蚀性能好、抗冲刷等特点。

1.2 CRA 生产工艺

由于 CRA 使用的原材料易磨性相差较大，共同粉磨电耗高、颗粒粒径不合理，本研究采用分别粉磨工艺，工业废渣粉磨至比表面积 450～600m2/kg，硫铝水泥熟料、石膏、阻锈剂按配方要求计量，共同粉磨至比表面积 450～600m2/kg,然后两种物料按比例混合即得到产品。

2 工程应用

2.1 武钢广西防城港生产基地

广西防城港武钢基地，占地面积 20 多平方公里，总投资 700 多亿元。基础工程由中交二航设计院设计，中交二航局、十三冶、葛洲坝等单位施工。其中 20 万吨级铁矿石泊位分为引桥和泊位两部分，引桥全长 1194m。宽 25m，共 35 个墩台；码头下部构件为 31 个圆筒沉箱，上部结构为轨道梁、纵梁等。设计要求混凝土电通量小于 1000C，28 天干空收缩率小于 3×10-4。为了提高混凝土构筑物耐久性，沉箱等部位量良好，获得用户好评。

表 3 CRA 不同掺量的水泥水化热 J/g

2.2 汕头东部经济开发带为填海造地工程

由中交集团投资、广东省水利水电设计研究院设计、中交四航局施工，造地面积约 12 平方公里，投资额近 300 亿元。其中水闸混凝土结构设计要求为：强度等级 C45，电通量小于 800C，氯离子渗透系数小于 3×10-12m2/s。为了达到设计要求，施工单位委托中交四航局检测中心进行了大量混凝土前期试验研究，表 4 为主要混凝土配合比。混凝土工作性、强度、电通量、氯离子渗透系数见表 5。

表 4 水闸混凝土配合比 kg/m3

表 5 水闸混凝土性能结果

从检测数据看，掺 CRA 的混凝土各项技术指标均符合设计要求， 2013 年 3 月试用了 CRA 产品 300 多吨，配制海工混凝土 3000 多立方米，留样混凝土试块经检测，各项性能指标符合设计要求。

3 结论

由于干缩和冷缩作用，混凝土表面或内部不可避免的出现有害裂缝，这对长期处于对混凝土有侵蚀性的海水环境中的混凝土结构无疑是致命的。因为裂缝会成为有害介质化学侵蚀和水分迁移的渠道，加速混凝土的劣化。所以，如何防止或减少混凝土结构开裂，并提高其本身的密实性和不透水性是至关重要的。

根据工程实际使用效果，CRA 掺合料具有以下特点：

（1）优异的抗海水侵蚀性能和耐海水冲刷性能。

（2）良好的体积稳定性，早期具有一定的微膨胀，后期收缩小，可防止混凝土开裂。

（3）可以提高混凝土的密实度和抗渗性能。

（4）水化热低，有利于控制温差开裂。

（5）混凝土电通量和氯离子渗透系数大幅度下降。

（6）综合性能优于粉煤灰、硅灰。

[1] 彭海波，董同刚，黄春江．海工混凝土掺合料的研究与应用[J]．混凝土世界，2014(6): 50-53．

[2] 游宝坤，黄春江，董同刚，等．补偿收缩混凝土提高沿海地区建筑耐久性的研究与应用[J]．中国港湾建设，2002(5): 228-237．

[3] 张利俊，蒋玉川，刘佳 ，等，补偿收缩混凝土的抗氯离子侵入性研究[J]．混凝土膨胀剂及其裂渗控制技术，2010, 10: 154-160．

[4] J.Bensted(英）．水泥的结构与性能[M]．北京：化学工业出版社，2009, 1: 254-265．

［通讯地址］深圳市福田区雨田路 27 号富莲大厦三栋三层（518020）

彭海波（1956—），男，现为深圳市陆基投资有限公司董事长，高级工程师。