北方沿海海水耐氯盐混凝土施工技术分析

何为民

（河北省子牙河河务管理处，河北衡水053000）

北方沿海海水耐氯盐混凝土施工技术分析

何为民

（河北省子牙河河务管理处，河北衡水053000）

我国北方沿海地区众多的海堤、防潮闸、发电站、海水淡化工程随着运用时间的增加，混凝土建筑物受到不同程度的腐蚀，甚至引发工程事故。简述了耐氯盐混凝土工程在北排河防潮闸中的应用，并对施工工艺进行了分析。

北方沿海；海水耐氯盐混凝土；水工建筑物；施工工艺

1 引言

我国北方沿海地区兴建了大量的水利工程，如海堤、防潮闸、发电厂、海水淡化工程等。这些建筑物绝大多数为混凝土结构。随着运用时间的增加，在环境与服役载荷的共同作用下，大量混凝土建筑物受到不同程度的腐蚀，结构在设计使用年限前发生损伤，甚至引发工程事故。基于以上原因，河北省南运河河务管理处、大连理工大学、大连海事大学、河北省水利水电勘测设计院共同研发出了北方沿海海水耐氯盐混凝土。目前，北方沿海海水耐氯盐混凝土已在北排河防潮闸等水利枢纽工程中得到应用。本发明为自主创新成果，可为行业标准的制定、北方沿海水工混凝土结构的耐久性评估及维修加固决策提供科学依据，同时可推广用于全国沿海混凝土工程的评估及加固工作。

2 工程概况

北排河挡潮闸位于天津市大港新马棚口村南、北排河入海口处，由老挡潮闸、新挡潮闸及津歧公路桥组成，为三级建筑物。北排河是黑龙港流域骨干排水河道之一，于1966年动工开挖，自滏东排河下口冯庄闸至海口止，全长162.4 km。该闸修建的目的是平时闭闸挡潮、防止海水倒灌，汛期启闸泄洪排沥，枯水期蓄淡灌溉。北排河扩挖和新闸建成后，可排泄1 323 km2的洪涝水，保护农田3 000 hm2，挡御历史最高潮位3.36 m（1979年前）的高潮倒灌；同时，结合排沥进行拖淤，防止河口淤积，保证闸下歧口河的渔船进出和水运畅通。北排河挡潮闸采用开敞式钢筋混凝土结构，由闸墩、翼墙、护坡等部分组成。

3 工程混凝土施工技术

3.1 混凝土用料

北排河挡潮闸选用的混凝土为普通外掺粉煤灰水泥。本次试验所用水泥为天津天旺崇正水泥有限公司采用旋窑生产的普通硅酸盐42.5强度等级水泥。场内运输使用水泥罐车，将水泥和粉煤灰运送至拌和楼。水泥和粉煤灰的掺合方式，根据不同标号混凝土水泥和粉煤灰掺量，采用拌和楼内干掺粉煤灰方法，选用天然河砂作为骨料砂石，其细度模数控制在2.2～3.0，更有利于混凝土的密实性；混凝土5～25 mm粗骨料主要选用来自山东淄博砂石料场的碎石；粉煤灰选用天津海河润滋建材有限公司的Ⅱ级粉煤灰。各项指标依据国家标准（DL/T5055-2007）标准确定，水泥物理性能及化学指标检验结果见表1。

外加剂选用天津鸿祥泰外加剂厂的高效减水剂；常态混凝土掺引气剂选用青岛科力建材有限公司的PC-2Y型引气剂。

3.2 混凝土施工机械设备

混凝土拌和机械选用山东方圆HZS120型拌和站（拌和能力为60～90 m3/h），混凝土运输采用15 m2混凝土运输车，混凝土入仓采用三一牌SY5382THB型45m泵车，混凝土浇筑振捣采用手持式电动振捣器。

3.3 混凝土浇筑试验

北排河挡潮闸混凝土浇筑施工前，由河北省水利工程局和河北金涛建设工程质量检测有限公司进行现场混凝土试验，选址在北排河挡潮闸的左右护坡。依据《水工混凝土施工规范（DL/T5144）》进行试验。首先，检测混凝土坍落度，主要是确定混凝土的流动性、黏聚性；其次，开展三方取样成型试块工作，产品检测合格后方可进行混凝土施工。现场混凝土试验目的在于根据施工配合比，验证施工方法的可行性和可靠性。

3.4 混凝土施工工艺

根据北排河挡潮闸施工计划，明确混凝土浇筑部位和次序、拌和方法和质量、运输车辆和机具配置等一系列程序和要求后，进行混凝土施工。混凝土施工工艺流程，如图1所示。

表1 水泥物理性能及化学指标检验结果

图1 混凝土施工工艺流程

3.5 混凝土施工模板

由于混凝土浇筑部位为扭坡，加上浇筑厚度较小，因此混凝土对左右两侧产生的压力较小。基于以上因素，采用钢模板与木模板相结合的方式进行混凝土施工。

3.6 混凝土拌制

混凝土拌合站集中拌制，混凝土拌合时间不得少于90 s，以保证混凝土拌合物均匀性。

3.7 混凝土运输

运输混凝土前，先将混凝土搅拌车用清水冲洗，注意将车内的水倾倒干净再装混凝土，以保证混凝土质量不受影响。高温季节运输混凝土，罐车外应增加保温层，并采取降温措施，以保证混凝土入仓温度不高于28℃。

3.8 混凝土入仓

混凝土采用泵车泵送入仓，泵送混凝土之前首先采用同标号砂浆润泵，之后正式泵送混凝土。

3.9 混凝土振捣

采用电动振捣器振捣，混凝土振捣过程中应注意不得漏振或过振。

3.10 混凝土养护

以洒水养护为主，养护时间不少于28 d。

4 工程效益

本工程所制备的混凝土在寒冷侵蚀性强的北方沿海地区全面提高了混凝土性能，其氯离子渗透性提高了50%～60%、抗冻性提高了30%以上、电阻率提高了3～6倍，有效地抵抗了混凝土内部腐蚀破坏。该工程在河北省海口枢纽和北排河除险加固中，与普通混凝土相比，混凝土节约投资22.2%/m3，同时减少了二次拆除。据统计，该工程节省混凝土约1.2万m3，并相应减少1.2万m3的建筑垃圾。普通配比混凝土与北方沿海海水侵蚀混凝土成本比较，见表2。

从表2可以看出，北方沿海海水侵蚀混凝土比普通混凝土原材料成本可降低10.68元/m3，且原材料带入混凝土中的氯离子减少了0.004 1 kg/m3，从长期（如100年）来看，由于减少了建筑物拆除重建的次数，具有较高的经济效益和社会效益。

5 结语

（1）根据北方寒冷地区特点，采用北方沿海海水侵蚀混凝土，不仅降低了混凝土生产成本，还大幅度降低了氯离子在混凝土中扩散速度，提高了氯盐环境下新建工程的耐久性，延长了建筑物使用寿命。

表2 普通配比混凝土与北方沿海海水侵蚀混凝土成本比较

（2）本工程依据北方寒冷地区施工特点，针对北排河挡潮闸施工实际，确定工程混凝土指标为25W6F150、混凝土配置强度为31.6 MPa、水胶比为0.50、混凝土相对动弹模量为79.4%、质量损失率为2.45%，满足了设计指标C25W6F150的要求。

（3）本工程施工工艺为今后在我国北方沿海寒冷地区类似工程施工提供了可借鉴依据。

[1]李根生，于青松，田海军.北方沿海环境抗海水混凝土腐蚀效益分析[J].水科学与工程技术，2010（1）：17.

[2]李根生，于青松，张佘涛，等.矿渣微粉掺粉煤灰对混凝土抗冻性能的影响试验研究[J].水科学与工程技术，2014（4）：1.

[3]杨文武，钱觉时，范英儒.磨西高炉矿渣对海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响[J].硅酸盐学报，2009（1）：29-34.

[4]赵顺湖，包光诚，杨新社，等.矿渣粉对混凝土的性能及耐久性影响实验研究[J].混凝土，2010（10）：73-75.

[5]洪定海.大掺量矿渣微粉高性能混凝土应用范例[J].建筑材料学报，1998（1）：84-89.

[6]邢占东.氯离子环境下的双掺混凝土耐久性研究[D].大连：大连理工大学，2006.

表5 李家河引水工程可引水量计算万m3

由表5可知，在保证率为50%的情况下，李家河引水工程引水量可以满足设计要求，年总引水量为1 104万m3；在保证率为75%的情况下，有5个月引水量达不到设计要求，年总引水量为1 076.07万m3；在保证率为95%的情况下，各月引水量均达不到设计要求，年总引水量为714.46万m3。

4 对其他用水户的影响

李家河引水工程坝址上游没有用水户，坝址下游用水户主要有李家河水库及梯级水电站、沿河农业灌溉、居民生活、工业及抗旱应急工程。其中，李家河水库及梯级水电站于1996年立项，2000年后停工至今，且没有取得取水许可，也没有进一步建设规划，所以暂不考虑该工程用水。

坝址下游流域面积141.2 km2，按照各用水户的取水位置，将下游分成几个区间，计算区间来水，结果表明区间来水可以满足各用水户的用水要求，所以李家河引水工程引水后不会对其他用水户的用水产生影响。

5 结论

通过计算坝址上游来水量，并扣除下游生态用水和库区蒸发渗漏损失水量，得到在保证率为50%、75%、95%的情况下，李家河引水工程可引水量分别为1 104万、1 076.07万和714.46万m3，只有保证率为50%时可以满足设计引水要求，存在一定的供水风险。另外，李家河引水工程引水后不会对其他用水户的用水造成影响。

参考文献

[1]《山西河湖》编纂委员会.山西河湖[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2]山西省水利厅.山西省水文计算手册[M].郑州：黄河水利出版社，2011.

TV544+.92

B

1004-7328（2016）06-0054-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.06.017

2016—06—20

河北省水利科研推广计划（2011-118）

何为民（1962—），男，教授级高级工程师，主要从事水利工程管理工作。