抗海水腐蚀混凝土在莲阳桥闸重建工程中的应用.pdf

第 0 3期 ( 总第 3 4 5期 ) 吉林水利 2 0 1 1年 o 3月 【 文章编号 】1 0 0 9 - 2 8 4 6 ( 2 o l 1 )0 3 - 0 0 4 2 - -0 3 抗海水腐蚀混凝土在莲阳桥闸 重建工程中的应用 李俊亮 ( 广 东省水 利 电力勘 测设 计研 究 院 ，广 东 广 州 5 1 0 6 3 5 ) [ 摘要 ]本文介 绍 了抗海水腐蚀 混凝土技 术的研 究与发展 ，以及该技 术在莲 阳桥 闸重建工程 中的应 用 。提 出了 该技术设计及施工原则。通过该技 术的使 用，延长 了工程建 筑物 的耐 久寿命 。达到 了提 高建筑物抗侵蚀 能力的 目的 。 [ 关键词 ]抗海水腐蚀 ；混凝土 ：矿渣微粉 [ 中图分类号]T V 4 3 1 [ 文献标识码 ]B 抗海水腐蚀混凝土是由硅酸盐类水 泥、矿物 掺合料 、化学外加剂、砂石骨料和水 等原材料组 成 ，在 达 到设计 龄期 后 具 有 良好 抗 氯 离子 渗 透性 的混凝土 。其矿物掺合 料分矿 渣微粉 、矿渣微 粉+ 硅灰、矿渣微粉+ 粉煤灰、矿渣微粉+ 粉煤灰+ 硅灰和粉煤灰+ 硅灰五种 。莲阳桥闸重建 工程采 用 的是掺矿 渣微粉 抗海 水混 凝土 。 抗海水腐蚀混凝土技术通过 采用低水胶 比， 降低 混凝土 的孔隙率 ，从 而提高混 凝土 的致密 性 ；通过采用矿物掺合料 ，利用其与水泥水化产 物( 氢氧化钙 )的二次水化反应 ，改善水泥石和 过渡 区的结构 。从 而进一 步提高混凝 土 的致密 性。采用该技术可提高混凝土抗氯离子性能 3 —4 倍 ，保守估计可提高建筑物使用寿命 2 —3倍 。 l 抗 海水腐蚀 混凝土技术 的研 究与发 展 为解决沿海水工建筑物过早破坏的问题 ，广 东省水利厅委托华南理工 大学从 1 9 9 9年 3月开 始进行抗海水腐蚀混凝土的研究 ．在历经一年半 的实验室试验研究 、三年的野外试验研究 、若干 工程 的应用等阶段后 ，研制成功 了抗海水腐蚀混 凝土 。 2 o o 1年 1 1月外砂桥 闸重建工程是广东 省第 一 次大方量应用大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝 土 工 程 。从 该 工 程 的 实 践 表 明 ：从 技 术 角 度 看 ． 大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土的工作性和强 度 均满 足设 计 要 求 ，而且 能 大 幅增 加 混 凝 土在 氯 盐环境 中的耐久寿命 ；从 经济方面看 ，采用大掺 量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土 的成本与采用普通 混凝土 相近 ，但 是其抗氯 离子 渗透性 能 明显增 强 ，从而大大降低 了结构 的维护和重建费用 ，因 此从整体上看 ，采用大掺 量矿渣微粉抗海水腐蚀 混凝土的经济性明显优于普通混凝土。继外砂桥 闸重建工程之后 ，东里桥 闸重建工 程于 2 0 0 4年 1 O月开 始 。再次 大 方量 应用 大 掺量 矿 渣 微粉 抗 海 水腐蚀混凝土 ，在吸取 了外砂桥闸重建工程的经 验后 ，抗海水腐蚀混凝土技术 日趋成熟 ，在东里 桥闸重建工程的应用十分成功。 在试验研究和工程应用的基础上 。经进一步 研 究 ，解 决 了抗 海水 腐 蚀 混 凝 土 的工 程 设 计 、原 材料选择 、配合 比设计 、施工过程控制和质量评 定等一系列关键 问题 ，2 0 0 5年 2月 2 1日抗海水 腐蚀 混凝土技术 通过 了广东省 科技 厅组 织 的鉴 定 ， 《 抗海水腐蚀混凝土的研究及应用》研究成 果达到了国内领先水平 ，并 于 2 0 0 9年 4月 1日 开始实施广东省地方标准 《 抗海水腐蚀混凝土应 用技术导则》 ( D B 4 4 ／ T 5 6 6 - 2 0 0 8 ) ，同时该技术 也被列入水 利部 2 0 0 9年度水利先进 实用技术重 点推 广 内容 。 [ 收稿 日期 】2 0 1 1 - 0 1 - 0 4 【 作者简介 】李傻亮 ( 1 9 8 1) ，男。大学本科 。工程师 ，现从事水利水 电工程设计工作。 一 42— 吉林水利 抗海水腐蚀混凝土在莲阳桥闸重建工程中的应用 李俊亮 2 0 1 1 年 0 3月 2 抗 海水腐 蚀混凝土在莲 阳桥 闸重建工程 中的应用 2 ． 1工 程概 况 汕头市澄海 区莲阳桥闸位于韩江下游东溪支 流莲阳河中部，距离出海 口约 1 2 k m，是韩江下游 五宗出海拦河水 闸中最大的一宗 ，是一宗御咸蓄 淡 。以防潮、灌溉、供水为主 ，兼顾交通和发电 的综合 I等大 ( 1 )型水利工程。 莲阳桥 闸重建工程建筑物 主要 由拦河水 闸、 水 电站和 闸上交 通桥组成 ．其 中拦河水 闸共 3 2 孔 ，每孔净宽 1 2 m，泄洪总净宽 3 8 4 m；水 电站装 机 3台。单机容量 1 2 5 0 k W，总装机容量 3 7 5 0 k W：闸上交 通 桥总 长 4 7 6 ． 7 m。 本工程总投资 3 ． 3亿元 ，掺矿渣微粉抗海水 腐蚀混凝土总用量约 8 ． 5万 m3 ，于 2 0 0 9年 9月动 工 。 2 ． 2 混 凝土 配合 比及 工作 性能 和 力学 性能 由华南理工大学亚热带建筑科学 国家重点实 验 室 结合 本工 程 的实际 情 况 ，对 抗 海 水 腐蚀 混 凝 土 配合 比进 行室 内试 验和优 化 研究 。 1 )原材 料 水泥 ：梅州市塔牌集 团有限公 司 “ 塔牌 ”P ． 0 4 2 ． 5水泥 。 矿粉 ：广 东省 揭 东 县永 泰矿 渣 微 粉 厂 $ 9 5级 矿渣 微粉 。 砂 ：潮 州 河 砂 、 中砂 、细 度 模 数 为 2 ． 3 、含 水 率为 0 ％。 石 ：澄海花岗岩碎石、含水率为 0 ％。 减水 剂 ：山西 格瑞 特化 工 有 限公 司 F D N 一 1型 高效减水剂。 2 )室内试验配合 比 3 )室内试验混凝土工作性能及力学性能 抗压强度均大于 2 5 MP a ，均能满足拆模 的强度要 求 。 2 ． 3 工程成型混凝土试件抗压强度检测 本 工程 2 0 0 9年 1 2月 2 1日第一块 混凝 土底 板 开始 浇筑 ．2 0 1 0年 5月 2 O日水下工程建设任 务完成 ，累计完成混凝土浇筑 8 ． 5万 m 。根据施 工单位 自检和业主委托单位对 比检测的结果 ，各 水下分部工程送检试件在龄期 2 8 d的抗 压强度检 测成果 如下 ：闸室下部 结构试件抗压强度 2 6 ． 2 — 3 " 7 ． 4 MP a 、平 均值 3 1 ． 3 MP a 、均方 差 2 ． 2 0 MP a 、 离差系数 0 ． 0 7 、保证率 9 9 ％；上游防冲结 构试件 抗 压强度 2 6 ． 2 — 3 5 ． 8 MP a 、平 均值 3 O ． 2 MP a 、均 方差 2 ． 2 0 MP a 、离差 系数 0 ． 0 7 、保证率 9 9 ％；下 游消能结构试件抗压强度 2 6 ． 2 — 3 5 ． 6 MP a 、平均值 3 0 ． 8 MP a 、均方差 2 ． 2 O M P a 、离差系数 0 ． O 7 、保 证率 9 9 ％：进 口段试件抗压强度 2 5 ． 7 — 3 4 ． 3 MP a 、 平 均 值 3 0 ． 5 MP a 、均 方差 1 ． 7 0 MP a 、离差 系 数 O ．O 6 、保证率 9 9 ％。以上各分部工程在水下工程 验 收 时未 发现 有 裂缝 产 生 。质量 检 查结 果优 良。 3 抗 海水腐 蚀 混凝 土 的设计和施 工原则 结合外砂 桥闸重建工程 、东里桥 闸重建工程 抗海水腐蚀混凝土的使用经验 ，同时参考《 大掺 量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土耐久性设计 、施工 及验收指引》 和 《 抗海水腐蚀混凝土应用技术导 则 》 ，提 出了适合莲 阳桥闸重建工程的大掺量矿 渣微粉抗海水腐蚀混凝土设计 和施工原则 ： ( 1 ) 矿渣微粉细度 范围 4 2 0 — 4 6 0 m2 ／ k g 。矿 渣微粉 的掺 量 不应低 于 5 O ％，设 计 配合 比采用 6 O ％； ( 2 ) 混 凝 土 的水 胶 比 以 0 ． 3 5 — 0 ． 3 8为 宜 ．不 宜 大 于 0 ． 4 0 ，设计水胶 比采用 O ． 3 5 ； ( 3 )胶 凝材料用量 在 满足 混 凝 土 密 实 的基 础 上 ，宜少 不 宜 多 ； ( 4 ) 宜采用坍落度为 4 0 ～ 7 0 mm的混凝土 。不宜采用泵 送混凝 土 ； ( 5 )骨料 的最 大粒径 宜大不 宜小 ， 宜采用三级 配或二级配混凝土 。不宜采用一级配 混凝土 ； ( 6 )在 可能的情况下 ，增加混凝 土的 保护层厚度 ； ( 7 )加 强施 工过程 中的养 护 ，混 凝土潮湿养护时 间不得低于 1 5 d 。大体 积混凝 土 潮湿养护时间不低于 2 1 d 。 4 结语 混凝土拌合物 流动性满 足要求 ；混凝土 3 d 为提高混凝土抗 海水腐蚀性能 ，在莲阳桥 闸 —— 43— ． 吉林水利 抗海水腐蚀混凝土在莲阳桥闸重建工程 中的应用 李俊亮2 0 1 1 年 0 3月 重建工程中建筑物的水下部位采用了掺矿渣微粉 抗海水腐蚀混凝土技术 ，累计使用混凝土总用量 约 8 ． 5万 m ’ ，该技术的混凝土其工作性和强度均 满足设计要求 ，而且大幅增加混凝土在氯盐环境 中的耐久 寿命 ；其抗氯离子渗透性能明显增强 。 大大降低 了结构 的维护和重建 费用 ，具有 明显的 经济性。该技术是解决普通混凝土耐久性不 良和 传统抗氯盐高性能混凝土易出现干缩开裂问题的 重要途径 ，对水利工程现代化具有促进作用。广 东省地处沿海 ，推广应用抗海水腐蚀混凝土应用 技术前景广阔。口 参考文献 [ 1 】D B ， I t5 6 6 — 2 0 o 8抗 海水腐蚀混凝土应用技术 导则 [ S ]广 东 省 质量计 算监督局 2 o o 8 [ 2 ]扬 医博等 抗氯盐高性能混凝土技术手册[ M】北京 ：中国水 利 水 电 出版 社 2 O o 6 [ 3 ]杨 医博 ，梁松 ，莫海鸿 ，陈尤雯． 抗氯盐 高性 能混凝 土在 东 里桥 闸重 建工程 中的应 用 【 J ]．水剃 学报 2 0 0 7 ( t 0 )． [ 4 ]莫 海鸿 ．粱松 。扬 医博 ，陈尤雯． 大掺量矿渣微 粉抗 海水腐 蚀混凝土 的研 究 [ J ]．水利 学报 2 0 0 5 ( 7 )． ( 上接 第 4 1页) ( 2 ) 镇西站无实测资料年时 若无实测资料年时 ，可用下列公式计算最大 冰厚值 ： A： 1 ／ 2 K 0 t ／ I 式 中△为冰 厚 ( m) ； t 为结冰到△厚度时所需时间 ( h ) ； L为结冰潜热 ，L=8 0大卡／ 公斤 ； r 为冰 的 比重 ，r=9 0 0 k g ／ m ； K为冰的导热率 ，K=2 ． 0 K ／ m h 度。 由此得 出镇西站 1 9 7 1 —2 0 o 0年最大冰厚值 ． 镇 西站 最大 冰厚及 冰情 要 素特征值 见 表 1 。 4 ． 2资料 的合 理性 分析 镇西站是测冰流量的水文站 ，满足准确观测 疏密度 的要求 ，资料 比较完整 ，具有一定的代表 性 ，成果 比较合理 。 4 ． 3 计算成果的应用 本文 冰情 计算 选为 1 9 7 1 — 2 0 0 2年 ，镇 西站 1 9 7 1 — 2 0 0 2年冰情计算成果可 以应用 到以后 的水 利 工程 规 划设 计 中。对 于 附近 的设计 河 段 ，均 可 参照镇西站冰情实测资料来计算 ，同时要进行冰 情调查。 5 结语 5 ． 1 冰情计算方法优点 1 1计算方法简便。水文站有实测冰厚资料年 时 ，可整理实测冰厚资料与气温资料 ，用历史最 冷气 温资料 ，查 出最大 冰厚 ；无实测资料年时 ， 可用下列公 式计算 最大 冰厚值 ：△= 、 ／ 2 K0 t ／ L r 。 因此只要有观测站观测的冰情资料 ，就可以运用 本方法求算。 一 44— 2 )修正观测的冰情要素值 。由于冰情受地方 环境 和气候影响，同时观测仪器也受地方环境和 气 候 的影 响 ，观 测 的冰 厚 与实 际并 不 完 全 一 致 。 因此需要经过实测冰厚建立与累积负气温关系曲 线 ，用历史最冷气温查得最大冰厚才符合实际最 大 冰厚值 。 3 )观测资料代表性分析 ，资料完整 ，缺测年 份少。本站 3 2年观测资料 ，只有 三年停测 ，资 料 比较 完整 ，具 有一定 的代表 性 。因此计 算 的 1 9 7 1 — 2 0 0 2年 镇 西 站 冰 情成 果 ，可 以应 用 到 以后 的水 利 工 程 规划 设 计 中 。对 于 附 近 的 设 计 河 段 ， 均可参 照镇西站冰情实测资料来计算 ，同时要进 行 冰情 调 查 。 5 ． 2 计 算方 法缺 点 本 站冰情观测 资料系列为 1 9 7 1 — 2 0 0 2年 ，共 2 9年 ，白城市属于 吉林 省西部半 干旱地 区 ，从 1 9 9 8年 大洪 水后 ，嫩 江水 位不 断走 低 ，洮 儿河 已 连续断流。近几年镇西站冰情观测值也受 到干旱 影响 ，因此镇西站冰情成果 的精度将有待 于进一 步 研究 。 冰情是在水量平衡研究及水利工程规划建设 中是不可忽视的影响因素。通过研究 白城市镇西 站冰情观测的实测资料 的精度和代表性 ，分析历 年最大冰厚趋势 ，为计 算镇西站冰情提供定量依 据 ，分析镇西站冰情 ，能够为 白城地 区水利工程 可能变动的范围，如上下游若有弯道 ，应将可能 产生冰坝冰塞的冰情情况考虑进去。从而更好的 防止 因冬季结冰与春季解冰情况对水利工程取水 建筑物及坝体护坡造成破坏性的影响 。取得镇西 站冰情要素特征值 ，为今后的水利工程设计能够 提供可靠 的资料和依据。口