近海地区双掺高性能混凝土桥耐久性的模拟试验研究.pdf

614 Il施工与检测技术 5结 论 (1)杭州湾跨海大桥地处海洋环境，采用海水造浆不但有利于就地取材，减少施工难度，还大大降低 了工程的造价。试验证明，海水造浆技术具有经济、安全、可操作性强等特点，该研究成果对类似的海上 钻孔施工也具有指导意义。 (2)由于海水中含有较多阳离子对泥浆的性能有较大影响，通过原材料优选、配比优化以及大量的 泥浆性能试验研究，配制出稳定性好、满足施工需要的海水泥浆。 (3)钢筋浸泡在海水泥浆中较短的时间内，由于缺氧和碱性钝化模的保护，钢筋不会产生明显的锈 蚀。 (4)在海水泥浆中浇筑混凝土，在保证浇筑过程顺利的情况下，混凝土及钢筋表面氯离子含量均满 足规范要求。 (5)由于混凝土硬化时会结合部分氯离子，且环境中缺氧将阻止混凝土中钢筋的锈蚀，因此，杭州湾 大桥钻孔灌注桩采用海水造浆不会影响混凝土的耐久性。 (6)为保证杭州湾大桥结构使用寿命100年，建议钻孔桩混凝土在水位变化区101n范围内掺加阻锈 剂。 近海地区“双掺高性能混凝土桥耐久性 的模拟试验研究 马希和1 平树江2王立勇2朱晓文2周淑春2王军强2 (1．山东省滨州市公路管理局；2．中国矿业大学建筑工程学院) 摘要利用人工气候室，对近海地区环境条件下“双掺”高性能混凝土的耐久性进行了模拟试验 研究，对比结果表明双掺高性能混凝土的抗氟离子渗透性能、抗钢筋锈蚀性能都比普通混凝土有较天提 高，实验模拟结果和实际情况相近，对于双掺高性能混凝土在近海地区的应用提供了理论与实践依据。 关键词 高性能混凝土耐久性锈蚀模拟实验人工气候 1引 言 钢筋混凝土桥梁的耐久性是近半个世纪来人们普遍关心的问题。钢筋混凝土桥梁的耐久性是指在 正常维护条件下，在预计使用期内，以及指定的工作环境中保证结构满足既定的功能要求?。钢筋混凝 土的耐久性在很大程度上决定了桥梁结构的安全性，其耐久性不足是许多桥梁过早破坏的主要原因。 大量研究结果进一步表明，钢筋混凝土桥梁耐久性的降低除自然灾害或意外事故外，主要源于以下几个 因素或其复合作用：钢筋锈蚀：混凝土碳化；冻融循环：碱一骨料反应；机械磨损；硫酸盐和海水的腐蚀 等。其中钢筋锈蚀是主要的原因之一[2]。从材料角度考虑，理论上采用高性能混凝土可以提高混凝土 桥梁的耐久性能，但在实践与试验方面的验证却比较少。由于耐久性实验不同于一般的常规实验，比如 力学性能实验可以在较短的时间内完成，而耐久性实验往往要花费较长的时间(几个月、几年甚至几十 年等)。目前国内外针对钢筋混凝土耐久性的实验研究主要分为两大类：“真实实验方法”和“模拟实验 一． 兰誊兰量：：登釜：：至兰兰耋兰圭茎兰圣兰篁釜兰鎏兰至耋 i!：方法”。真实实验方法一般包括“现场暴露实验方法”和“实际构件替换方法”等，此类方法能确切地反映实际情况，但需花费大量的人力、物力及财力，且历时较长，对于～些重要的构件替换难度非常大甚至不 现实。而“模拟实验法”是采取各种人工的方法对钢筋混凝土构件进行耐久性性能的加速退化模拟，当 达到所需的退化程度后，即可以进行耐久性实验。此类方法的实验可以人为控制，实验周期短、实验成 本低、实验的可重复性与反复性高，但该类实验所模拟的情况与现场存在较大差异，目前较多的是进行 单因素模拟，包括“通电法”与“内掺法”L3“J。因此选用恰当的实验方法对于获得正确台理的实验结果、 降低实验成本、缩短实验周期具有重要意义。 本文针对近海地区钢筋混凝十的耐久性主要是由氯离子侵蚀所引起的特点，结合中国矿业大学的 2ll重点建设项目人工气候室，对双掺高性能混凝土的耐久性通过人工气候室进行模拟实验研 究。 2近海地区钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀机理 近海地区钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀主要由氯离子的侵蚀引起，许多调查表明：即使混凝土碳化 深度较浅，在氯离子含量较高的情况下钢筋也容易遭受腐蚀。海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀的机理与 一般大气环境下混凝土中钢筋锈蚀的机理有所差异。一般大气环境下钢筋锈蚀主要是由混凝土中性化 破坏钢筋表面的钝化膜所致；而海洋环境下主要是由于氯离子的侵蚀引起的。由于氯离子的穿透力非 常强，当钢筋周围混凝土孔隙液中氯离子(a一)达到一定浓度时，氯离子(C1‘)容易渗入钝化膜，激活钢 筋表面的铁原子。在钢筋锈蚀过程中氯离子仅起到催化作用，并不改变锈蚀产物的组成，氯离子在混凝 土中含量也不会因腐蚀反应而减少。由此可见，一旦氯离子的含量超过一定值，若不采取处理措施，腐 蚀过程将会不断进行下去。 3人工气候环境条件模拟实验 3．1实验方案 通过人工方法模拟近海地区自然环境条件(日光、雨水、海水侵蚀等)，同时加强某种气候条件作来 加速钢筋混凝土构件性能退化的方法。利用中国矿业大学人工气候室实现近海地区主要环境条件的模 似。主要考虑的因素有环境温度、相对湿度、混凝土水灰比