關(guān)于提高海洋工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的思考

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一、前言

　　中國目前處于基礎(chǔ)設(shè)施全面建設(shè)時(shí)期，為了建設(shè)全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資源，海洋工程的發(fā)展十分迅速。根據(jù)參考資料顯示，臨海城市深水港的建設(shè)已為世人矚目，對沿海城市經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展將起到十分重要的拉動(dòng)作用。作為深水港重要組成之一的跨海大橋，無論是從跨度、連接功能，還是交通紐帶而言，建設(shè)環(huán)境（海洋環(huán)境）是建筑物新的挑戰(zhàn)。

　　由于跨海大橋是連接港區(qū)和大陸的集裝箱物流輸送動(dòng)脈，對沿海城市深水港的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到不可或缺的支撐保障作用，為保證跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在國內(nèi)有些超大型工程甚至采用了100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，工程采取以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性技術(shù)方案。然而我國目前大型海洋工程超長壽命服役的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，高性能混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用方面尚為空白，因此結(jié)合工程的具體需要，研究跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性策略和高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)極為迫切和重要。

二、國外情況、國內(nèi)情況

　　國外情況

　　20世紀(jì)30年代建造的美國俄勒岡州Alsea海灣上的多拱大橋，施工質(zhì)量很好，但因混凝土的水灰比太大，較短時(shí)間內(nèi)大量氯離子侵入混凝土，導(dǎo)致鋼筋嚴(yán)重銹蝕，引起結(jié)構(gòu)損壞。用傳統(tǒng)的方法局部修補(bǔ)破壞處，不久就發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)處的附近鋼筋又加劇腐蝕，不得不拆除、更換。

　　1962~1964年，Gjorv對挪威大約700座混凝土結(jié)構(gòu)作了耐久性調(diào)查，當(dāng)時(shí)已使用20~50年的鉆2/3，在浪濺區(qū)，混凝土立柱顯示破損的斷面損失率大于30%的占14%，斷面損失率為10%~30%的占24%，板和梁鋼筋腐蝕引起嚴(yán)重破損的占20%。

　　在阿拉伯海灣和紅海上建造的大量海工混凝土結(jié)構(gòu)，由于氣溫高，在含鹽、干熱、多風(fēng)的白晝，混凝土表面溫度高達(dá)50℃，而晚上涼得結(jié)露，晝夜溫差很大，構(gòu)成了特別嚴(yán)重侵蝕環(huán)境，加上混凝土等級和混凝土保護(hù)層厚度不夠，施工質(zhì)量差等原因，往往在使用的第一年后鋼筋就遭到嚴(yán)重腐蝕。

　　澳大利亞的Sharp對62座海岸混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)海巖混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題都是與浪濺區(qū)的鋼筋異常嚴(yán)重的腐蝕有關(guān)。

　　印度孟買某河上的第一座橋是后張預(yù)應(yīng)力混凝土橋，上于預(yù)應(yīng)力筋過早地發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，不得不重修第二座橋。第二座橋預(yù)應(yīng)力筋在安裝前就為大氣中的鹽分所污染，灌注的水泥漿又用了咸水，因而不到10年所有的鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋及其套管都遭到了嚴(yán)重腐蝕破壞。

　　國內(nèi)情況

　　根據(jù)相關(guān)調(diào)查，處于浪濺區(qū)的海港碼頭，鋼筋腐蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞是相當(dāng)普遍和嚴(yán)重的。1986年以前我國已建港口混凝土結(jié)構(gòu)因氯離子滲入混凝土內(nèi)引發(fā)鋼筋銹蝕，致使混凝土構(gòu)件開裂破壞情況十分嚴(yán)重。其原因除了施工質(zhì)量存在一定問題外，另一主要因素是當(dāng)時(shí)對氯離子侵入引發(fā)鋼筋銹蝕的嚴(yán)重性認(rèn)識不足。當(dāng)時(shí)執(zhí)行的港口工程技術(shù)規(guī)范JTJ200-82和JTJ221-82，沒有針對防止氯離子滲入引發(fā)的鋼筋銹蝕制定有效的防護(hù)措施，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如保護(hù)層厚度偏小，混凝土水灰比最大允許值嚴(yán)重偏大等。

三、海洋環(huán)境

　　海洋是氯離子的主要來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要是氯離子。以Cl計(jì)，海水中的含量約為19000mg/L。海風(fēng)、海霧中也含有氯離子，海砂中更含有不等量的氯離子。我國的海岸線很長，大規(guī)模的基本建設(shè)多集中在沿海地區(qū)，尤其是海洋工程如碼頭、護(hù)坡和防護(hù)堤等由于氯離子引起的鋼筋銹蝕破壞是十分突出的。同時(shí)，沿海地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)河砂匱乏的情況，不經(jīng)技術(shù)處理就使用海砂的現(xiàn)象亦日趨嚴(yán)重，這也為氯離子引起鋼筋銹蝕破壞創(chuàng)造了條件。國外的工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，海水、海風(fēng)和海霧中的氯離子和不合理的使用海砂，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。