沿海地区桥梁混凝土防腐施工技术研究

杜冲冲DU Chong-chong；刘小虎LIU Xiao-hu

（中交第二公路工程局有限公司，西安 710000）

0 引言

随着海南省自贸港基础建设的推进，沿海桥梁防腐是各建设单位最关注的重点，海工混凝土的设计更加重要，虽然我国现行规范中有说明胶凝材料对海工混凝土有影响，但没有具体指出那些胶凝材料及其掺量的多少对海工混凝土抗渗性的影响大小，本次通过对C40海工混凝土的不同设计选取最优配比，提高海工混凝土的防腐性能，节约施工成本，为沿海地区桥梁混凝土防腐施工技术发展尽一份力。

1 防腐海工混凝土配合比设计

1.1 原材料选取

①水泥：采用阳春海螺水泥有限责任公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，其技术指标经实验结果见表1。

表1水泥技术指标

②细集料：产于海南河道综合整治工程有限公司（昌江砂），其技术指标试验结果见表2。

表2河砂技术指标

③粗集料：碎石产于福建省妙缘石材有限公司（临高），由5-10mm（30%）∶10-20mm（70%）掺配，其技术指标试验结果见表3。

表3碎石技术指标

由5-10mm（30%）∶10-20mm（70%）掺配，级配结果见表4。

表4碎石掺配比例

④水：采用临高县城自来水，其检测项目见表5。

表5自来水检测指标

⑤粉煤灰：海口粤洁能环保建材有限公司生产的Ⅰ级粉煤灰，检测结果见表6。

表6粉煤灰技术指标

⑥矿渣粉：海南蓝岛环保产业股份有限公司生产的是是s95级矿渣粉，检测结果见表7。

⑦外加剂：中交二公局东萌工程有限公司生产的DM-HPC（缓凝型）减水剂，检测结果见表8。

表8减水剂技术指标

1.2 计算初步配合比

参照《普通混凝土配比设计规程》可知，查表得出C40强度标准差值取σ=5.0MPa。

由 公 式 得 出fcu，o=fcu，k+1.645σ=40+1.645×5.0=48.2（MPa）

1.3 计算水胶比（W/B）

①计算水泥实际强度：水泥大都使用规格为P·O42.5的普通硅酸盐水泥，fce，g=42.5MPa，参考《普通混凝土配比设计规程》可以发现大多数水泥强度的等级值使用的富余系数大都会取值为1.16，将添加的粉煤灰量控制在10%以内，矿粉掺量为10%，矿粉影响系数γS取1.0，粉煤灰影响系数γf取0.95。

由公式得出fb=γf×fce=1.16×42.5×0.95×1.0=46.8（MPa）

②计算水胶比：遵照《普通混凝土配比设计规程》进行配置，取碎石回归系数αa=0.53，αb=0.20。

由公式得出W/B=αafb/（fcu，o+αaαbfb）=46.8×0.53/（48.2+0.53×0.20×46.8）=0.40

③校核水胶比：

根据混凝土最大水胶比及最小胶凝材料用量以及施工图纸要求和强度考虑，水胶比0.40不能满足长期性能和耐久性及图纸最大水胶比为0.38要求，故取水胶比为0.38。

1.4 确定单位用水量（mwo）

①根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-20115.2.1-2查表得出碎石最大公称粒径20mm，坍落度75-90mm时用水量取215kg/m3，坍落度取160mm时单位用水量：m'wo=215+（160-90）/20×5=233kg/m3

②掺外加剂时的单位混凝土用水量：减水率为28%。

由公式得出mwo=m'wo×（1-β）=233×（1-28%）=168kg/m3

式中：mwo——掺外加剂时每立方米混凝土材料的用水量；

mwo'——未添加外加剂时每立方米混凝土材料的水量；

β——外加剂减水率（%），依据外委检测报告β=28%。

1.5 计算胶凝材料用量（mbo）

根据设计要求最大胶凝材料不超过450kg/m3，故水取165kg/m3。

由公式得出mbo=mwo/（W/B）=165/0.38=432kg/m3

式中：mbo——胶凝材料用量（kg）；

mwo——掺外加剂时每立方米混凝土的用水量。

根据设计要求最大胶凝材料不超过450kg/m3故最大胶凝材料取432。

矿粉：432×10%=43kg/m3

粉煤灰：432×10%=43kg/m3

水泥：432-86=346kg/m3

表7矿渣粉技术指标

1.6 选定砂率（βs）

配置人员依照《普通混凝土配合比设计规程》的规定要求进行查表，结合实际砂材料的细度模数可以将取砂率确定为：βs=38%。

1.7 计算外加剂用量（mao）

经试拌确定外加剂掺量为：βa=1.0%，得出mao=mboβa=432×1.0%=4.32kg/m3

1.8 计算砂石用量（用质量法）

假设容重为2400kg/m3。

由mfo+mc0+mg0+ms0+mwo=mcp

得出mso+mgo=2400kg/m3-432kg/m3-165kg/m3=1803kg/m3。

表9不同掺配比

图1电通量试验

图3电通量试验

则砂重msO=18034kg/m3*βs=685kg/m3

则石重mgO=1803kg/m3-mso=1118kg/m3

初步配合比计算结果为：水泥mc0∶粗集料mg0∶细集料ms0∶水mwo∶粉煤灰∶矿粉∶外加剂∶阻锈剂：=346kg/m3∶1118kg/m3∶685kg/m3∶164kg/m3∶43kg/m3∶43kg/m3∶5.18kg/m3∶25kg/m3水胶比W/B=0.38。

1.9 不同掺配比的拌合及掺配比例见表9

2 配合比结论及现场施工方案

2.1 配合比强度及耐久性试验指标结果见表10（图1-图4）

2.2 选定配合比

在满足工程质量要求和现场正常施工需要的同时，根据多种配比结果故选用粉煤灰矿粉各掺%10的掺配比例，确定各种材料的配比情况（kg/m3）为：水泥材料∶水添加量∶砂材料∶碎石材料∶外加剂添加量∶粉煤灰掺量∶矿粉添加量∶阻锈剂=346∶164∶686∶1118∶4.32∶43∶43∶25。根据试验，其强度及和易性等性能均满足规范及施工要求。

图2电通量试验

图4混凝土抗渗试验

3 现场防腐混凝土构筑物质量控制

3.1 搅拌过程质量控制[3]

在施工搅拌工序中搅拌站需要对混凝土材料的配合比进行严格控制，允许混凝土原材料存在一定偏差，拌和水、矿物掺和料、水泥以及外加剂的偏差应控制在±1%，粗、细骨料偏差需要控制在±2%。对搅拌过程中的投料顺序严格参照相关规定，首先投入细骨料、水泥、矿物掺和料，均匀搅拌后加水形成砂浆，之后将粗骨料投入搅拌机，完成均匀搅拌后将外加剂添加其中。防腐混凝土出料检查工作主要包括含气量、坍落度、泌水情况和温度。产生不合格问题需要及时查找搅拌工序原因，确保搅拌加入材料匀质控制时间在1.5～3min以内。

表10配合比强度及耐久性试验指标

3.2 运输过程质量控制

在运输已经拌和好的混凝土时，需要尽量避免混凝土材料在运输过程中发生离析反应，应确保坍落度以及混凝土在初凝之前，能够具有足够的时间以完成捣实浇筑。运送混凝土至施工现场后，严格抽检塌落度，按照每100m3随机抽检3～5次，根据最终的检测结果作为混凝土现场土拌及质量控制标准。

3.3 防腐海工混凝土施工过程质量控制[4]

①海工混凝土因掺加了胶凝材料和外加剂，其和易性得到很大改善，初凝时间也比一般性混凝土延长很多，为大体积混凝土施工提供了时间保证。所以浇筑方式采用分层从四角向中间浇筑，速度控制在20~30分钟，用四个振捣棒振捣。

②混凝土在振捣时，振捣棒应快插慢拔，梅花点布置振动点。为使上下层结合成整体，振捣棒应插入下层混凝土内50cm，同一处振捣时间不宜过长，严格按照规范施工，杜绝出现漏振、过振现象，振捣时不宜碰到钢筋。

③为了减小混凝土表面的气泡、蜂窝、麻面，在模板内侧粘贴一层透水模板布，起到排除混凝土表面气泡和多余水分，同时又起到保水作用，有利于提高混凝土表面的密实度。振捣时禁止振捣棒斜插在透水模板布上，否则会将模板布弄破，影响混凝土外观质量。

④混凝土浇筑完成后应注意收浆抹面，避免产生收缩裂纹，一般经过二次收面后立即养护。

⑤混凝土的养护也非常关键，主要采取覆盖毛毡洒水养护，切忌毛毡忽干忽湿，采用塑料管接自来水盘绕承台喷洒方法，塑料管上每间隔半米钻一孔洞，使得保持均匀喷洒。

3.4 施工混凝土强度及耐久性测定

防腐混凝土耐久性检测要求。氯离子扩散系数（RCM）应小于7×10-12m2/s，检查每一组中RCM氯离子在扩散时的系数，不足10000m3按一个批次计。混凝土强度根据施工结果的不同严格按照规范进行检测，确保强度及耐久性均满足规范要求。

3.5 混凝土构筑物现场防腐措施

3.5.1 涂装前混凝土表面处理

据规范要求，为了保证防腐涂层实际使用期限比较长，混凝土构件的养护期一般在3~4周，含水量低于6%时且具有涂装条件。在涂装处理之前，需要使用电动打磨工具清理混凝土表层附着的灰浆，然后使用清水冲洗，再清理裂纹位置和针孔内部的灰尘。在清理干净以后使用棉布以及海绵吸取混凝土表面位置的水珠，保证混凝土表面处于比较干燥的状态，使用与之对应的稀释剂清理涂装表层油污。如果使用辊涂工艺，在混凝土表面涂刷一些环氧封闭底漆。在室内环境温度处于（10，35）的时候，空气湿度低于85%时，保证涂层处于比较均匀、较为平整的状态。修补混凝土腻子层是为了处理混凝土表层位置的质量问题。然后工作人员应该辊涂工艺涂刷一层重防腐涂料，最后在混凝土表面喷涂一些丙烯酸聚氨脂面漆，时间间隔4小时[3]。

3.5.2 涂层维护

在完成涂层涂装工作的一周内，应该尽量避免涂层位置受到损伤和污染。

4 结语

海工混凝土抗渗性能影响因素很多，但胶凝材料的种类和掺量对防腐性能的影响更重要，双掺胶凝材料是最优化配比，能最大程度提高海工混凝土的防腐性能及强度性能，通过提升对混凝土的质量控制力度，有助于提升混凝土防腐施工质量。随着沿海地区城市的高速发展，交通等建筑的需求日渐增加，通过本次配合比的设计及施工过程的控制为今后沿海地区的工程设施建造积累了宝贵的经验。