连云港苏港商厦地下室混凝土结构耐久性设计.pdf

连云港苏港商厦地下室混凝土结构耐久性设计 黄杰1程积昕2吴瑾1 (1南京航空航天大学土木系，江苏南京210016； 2连云港大陆桥国际商务投资有限公司，江苏连云港222000) 摘要苏港商厦为连云港区域性国际商务中心的重要组成部分，该工程临近海岸，建成后 地下室将受侵蚀性土壤和地下水腐蚀作用。本文介绍了该工程地下室耐久性设计 方法，包括三个方面：①混凝土材料；②结构构造和裂缝控制；③混凝土施工。最后 进行了地下室混凝土结构的使用年限预测，预测结果满足此地下室结构在腐蚀环境 下设计使用年限要求。 关键词混凝土耐久性设计保护层 1 引言 混凝土结构的耐久性问题已经成为了一个世界性的问题，而且随着结构使用时间的推移， 问题越来越严重，已经或正在给国民经济造成巨大损失。如国家重点工程——某拦海大堤钢 筋混凝土护栏建成仅四年多的时间，就大范围地出现了由钢筋锈蚀引起的混凝土锈蚀裂缝，严 重影响正常使用，不得不维修加固。所以，为了最大限度地延长混凝土建筑物的使用年限，提 高经济效益，在今后的混凝土建筑物设计中，除要求具有设计的强度外，还应具有在所处的自 然环境及使用条件下经久耐用的性能。因此，科学地、合理地对混凝土结构进行耐久I生设计势 在必行。 连云港苏港国际商厦为连云港区域性国际商务中心核心区的重要组成部分，也是首期开 发建设项目。此建筑为高层综合楼，属于I类高层建筑，主要结构形式为框架结构，总建筑面 积5．5万m2，主体建筑为地上9层，地下1层。由于本工程东紧邻海滨，属近海工程，地下室混 凝土结构将明显受到海水潮汐的影响，因此必须评定地下水腐蚀等级，从而对地下室混凝土结 构进行防腐蚀设计。 2有害盐对混凝土和钢筋的腐蚀 2．1有夸盐对混凝土的腐蚀 ①硫酸盐对混凝土的腐蚀 水泥水化过程中生成大量Ca(OH)：，当环境中硫酸盐进入水泥石中，Ca(OH)：即转化成 401 第3部分结构检测评估鉴定与耐久性设计 CaS04，体积增大1～2倍，CaS04进一步与混凝土中的铝酸三钙反应，产生含更多结晶水的大分 子产物，体积又增加2倍，因此混凝土受膨胀导致强度下降甚至破坏。 ②镁盐对混凝土的腐蚀 水泥石中主要的胶凝物质是硅酸钙和铝酸钙，均需要相应的稳定碱度，如果介质中的碱度 无限制地下降，则所有水硬性胶凝物质将会全部分解为毫无胶凝作用的硅胶和铝胶，从而使混 凝土溃散。镁离子能置换混凝土中水泥水化产物中的钙，形成可溶性或软体物，使混凝土丧失 强度，构成所谓的分解性腐蚀。 ③氯盐对混凝土的腐蚀 当氯离子与水泥石中的Ca(OH)：反应，生成caCl2，将降低混凝土的碱度，C．C12将被溶出， 也是引起混凝土溃散的原因之一。 2．2有夸盐对混凝土中钢筋的腐蚀 水泥在水化过程中，可产生一定量的氢氧化钙(对于普通硅酸盐水泥可达8％一150k)。 氢氧化钙的溶解度很小，通常以固体形式存在。然而，它能使混凝土保持高碱度(液相pH 12．5)，在有钠、钾离子存在时，其碱度还要高些。水泥水化的高碱度，使钢筋表面生成一层氧 化物保护膜(或称钝化膜)，从而使钢筋免受腐蚀。这也是混凝土保护钢筋的化学(电化学)机 理。国内外研究与实践均表明，混凝土的高碱度对于保护钢筋和保持结构物的耐久性，都是极 为重要的。钢筋锈蚀首先是钢筋表面氧化物保护膜的破坏，目前的研究认为钢筋表面氧化物 保护膜的破坏主要是有两个方面的原因：一是氯离子的侵入，二是混凝土保护层的碳化。钝化 膜对钢筋有很强的保护能力，然而钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的，所以混凝土耐久性 设计主要是通过各种措施来延长混凝土中钢筋钝化膜的存在时间。研究与实践表明：当pH 11．5时，钝化膜就开始不稳定(临界值)；当pH9．88时，钝化膜生成困难或已经生成的钝化 膜逐渐破坏。氯离子引起锈蚀的破坏机理是氯离子进入混凝土中并到达钢筋表面，当它吸附 于局部钝化膜处时，可使该处的pH值迅速降低到4．0以下，于是该处的钝化膜就被破坏了。 混凝土的碳化是大气中二氧化碳、水和混凝土中的氢氧化钙起化学反应，生成中性的碳酸钙， 混凝土中钢筋保持钝化状态的