沿海地区混凝土耐久性研究
沿海地区桥涵混凝土结构耐久性之我见

沿海地区桥涵混凝土结构耐久性之我见摘要:现代工程中对混凝土耐久性的要求愈来愈高,提出耐久性指标的工程设计也愈来愈多。
未来的工程设计中将用耐久性设计取代目前按强度进行的设计。
混凝土耐久性已经成为现代混凝土结构施工项目的重点研究对象,如何提高沿海腐蚀环境下混凝土结构的耐久性更是工程界研究的焦点。
本文对沿海地区桥涵混凝土结构耐久性的分析及施工、监理控制措施的探讨,希望同行们在沿海混凝土结构的耐久性问题上进行深入的研究。
关键词:桥梁;混凝土结构;耐久性一、工程概况江苏临海高等级公路是贯穿江苏南北、贴近海岸的骨干公路,是贯彻国家«江苏沿海地区发展规划»和省委、省政府实施意见的重大举措,对于促进江苏沿海滩涂开发、再海上苏东具有十分重要的意义。
临海高等级公路启东段位于江苏省启东市,路线沿着一道海堤内侧总体呈南北走向,按一级公路设计,全长62公里。
其中南段28公里建安费近4亿;北段34公里,包含大桥4座(其中大洋港大桥桥跨布置7*30*2+50+80+50+7*30全长810米;蒿枝港大桥桥跨布置6*30+51+85+51+7*35+6*30全长792米)、中桥3座、小型结构物57座,建安费10.5亿。
本人担任北段监理项目负责人。
二、提高桥梁结构耐久性的设计、施工及监理措施北段桥位于浅海滩涂地带,桥梁所处环境恶劣,受海水、盐雾、海风及涨落潮干湿环境等因素侵入钢筋砼,影响结构耐久性,因此必须在设计、施工、现场管理等方面采取有效措施,提高钢筋砼防腐、抗侵蚀能力。
兹归略如下:1.混凝土耐久性设计采取措施(1)根据«公路工程混凝土结构防腐技术规范»(jtg/t b07-01-2006)规定,经图纸会审,监理提出北段大桥混凝土结构耐久性应按不同部位采取不同措施,如下表: 本桥结构混凝土耐久性基本要求注:表中氯离子含量系指其与水泥用量的百分率。
海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性 技术措施分析

海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性技术措施分析随着社会发展的需求与技术的进步,使得公路桥梁的建设由内陆水环境延伸为沿海甚至跨海环境,在新环境的要求下,钢筋混凝土桥梁的防腐耐久性技术日趋重要。
然而处于海水环境中的钢筋混凝土桥梁结构,由于氯盐环境的影响导致结构内的钢筋极易锈蚀,进而大幅度降低了桥梁的使用寿命,对结构的安全也带来了危害。
据工业发达国家报道,钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内,使用寿命大幅缩短,结构大量返修,造成的损失往往能达到总投资的40%。
本文主要分析了海水环境下桥梁结构腐蚀的原因,并就海水环境下的桥梁结构防腐耐久性技术措施从结构形式、构造及材料选择等几个方面进行分析论述。
最后,针对北方海洋环境下桥梁的设计和施工,提出具体的提高桥梁抗腐蚀性的技术措施。
一、海水环境下的桥梁结构腐蚀原因分析一般来讲,砼内部的高碱性能使钢筋表面形成一层钝化膜,保护钢筋免受锈蚀。
而钢筋锈蚀往往也就开始于其表面钝化膜的破坏。
在海水环境下,它的破坏主要有以下原因导致:首先是供氧不足。
一般来讲,钢筋表面钝化膜要保持良好需要一定浓度的氧流量(一般为0. 2~0. 3mA/m2),而水下环境的氧流量一般很低,进而导致钝化膜的厚度逐渐减小直至完全消失,导致钢筋非常缓慢的腐蚀。
再有,海水环境下的桥梁结构由于经常与海水接触并处于潮湿环境中,因各种原材料挟进砼中的氯离子以及海水中的大量氯离子不断渗入到钢筋周围,当此氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀,削弱其有效断面,并引起膨胀,进而破坏砼保护层,形成恶性循环,加速砼结构破坏,使桥梁使用寿命受到严重威胁。
因此,必须进行防腐蚀耐久性设计,保证砼结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能。
二、桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计,应针对结构预定功能和所处的环境条件,选择合理的结构形式、构造和抗腐蚀性、抗渗性好的优质砼;对处于浪溅区和水位变动区的桥梁下部结构,宜采用高性能砼,或同时采用特殊的防腐措施,同时宜采用焊接性能好的钢筋。
谈沿海地区混凝土盐冻问题研究现状

提 出对 于 海 洋 环 境 中的 混 凝 土 ,混 凝 土 水 胶 比不 宜 大 于 0.40。
3)水分蒸 发会 导致含盐 的混凝土 出现“失水干燥 ”的现象 ,带
1.3 矿物 掺合料 (粉 煤灰 、磨细矿 渣 、硅 灰等 )的影 响 来孔隙 中盐溶液的“过饱 和”现 象 ,进 而出现结 晶,产生结 晶膨胀
关键词 :混凝土 ,盐冻环境 ,破坏机理 ,耐 久性
中 图分 类 号 :TU528
文 献 标 识 码 :A
0 引言
复掺粉煤灰 、硅灰 时,如果 配以引气 剂 ,会达 到 比其他配 合 比混凝
我国沿海地 区存在大量 的钢筋}昆凝 土结构 ,面临着海水 环境 土 更 好 的抗 盐 冻 剥 蚀 性 能 。 及空 气中氯盐 的侵蚀作用 ,每年都因为钢筋锈蚀 而造成 了巨大的 1.4 混 凝 土含 气 量 与 气 泡 间距 的 影 响
水胶比是设计混 凝土 配合 比 、控制 其性 能 的重要参 数之 一 。 置的结 冰程度不 同 ,进 而会在 混凝 土 内部 出现应力 差 ,导致孔 隙
它直接影响到混凝 土的强度 和密 实度 ,进 而也会 影响 到抗 盐冻 的 中出现较 大的渗透压力 ,使得内部有应力 出现 。
能力。这 方面的具体研究例如 :熊剑平等 研究发现采用不 同的
不少学 者 在 这 方 面 做 了 大 量 研 究 ,关 注 的 主要 影 响 因 素 究 也 得 出 :当气 泡 间距 为 250 m 一300 m 时 ,混 凝 土 (包 括 各 种
如 下 。
类型 )都会达到 良好 的抗盐冻性能 ;当气 泡间距超过 临界值 时 ,冻
1.1 钢 筋 的 影 响
1)粉煤 灰。早在 1986年 ,Gebler等人 的研究就 发现 :粉煤 压力 。在交替的干湿循环作用下 ,这种结 晶压力会使混 凝土产 生
滨海新区混凝土桥梁耐久性调查与建议

混凝土 的损伤累积初期按近似线性规律发展 , 后很 快按 近似 而 指数规律发展 , 短短几年就 发生如 此大损坏 , 可见其劣化将很
快进入加速期 , 必须 予 以 高度 重视 。
性 问题 是当前实施滨海开发战略过程 中急需解决 的、 紧迫 的 最 应 用基 础理 论与应用研究课题 , 有非常重 要的现实意义和深 远
的各个环节衔接往往脱节 , 而各个环节 的有效衔接是保 障工程
质 量 的 必要 措 施 。 为此 , 由 具 有 鉴 证 、 测 资 质 和 技 术 服 务 能 要 检 力 、 程 经 验 的科 研 单 位 进 行 全 程 质 量 监 控 与 指 导 。 工
结
图 4 运 营 3a的 桥 梁 墩 柱 根 部 病 害
维普资讯
7 厶 厅, 饪
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滨 海 新 区 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 调 查 与 建 议
口 文 /夏 宝 驹 朱 建 国 闻 宝 联
摘
要: 由于滨海新区地域环境和气候特点 , 桥梁结构腐蚀极端严 重。文中在对滨海新 区的桥梁腐蚀状 况进行 了广泛调 研 的基础上 , 出对该地 区的桥 梁工程必须进行专项 系统 的研 究 , 指 以确保满 足百年设计要求。
如何 进行高浓盐碱环 境下桥梁 的结构优化 设计、材料 防腐设
计、 结构 的寿命 预测都是 没有经验可 以借鉴 的, 必须要进 行专 项研 究 , 以解决滨海新区桥梁建设 中所面临的紧迫难题 。
中 国 建 筑 科 学 研 究 院 曾在 全 国 各 地 不 同 土 质 地 区埋 置 混 凝 土 试 块 , 天 津 市 大 港 区 埋 置 8a的 试 块 , 地 面 起 0—3 在 从 5
\
导
港口工程中水泥混凝土耐久性的探讨

港口工程中水泥混凝土耐久性的探讨摘要:随着混凝土工程实践经验的积累,已开始注意到混凝土表面特性对耐久性的重要影响。
众所周知,混凝土是一种多相、不均质、多孔的复合体系,具有一定的渗透性,当其表面存在相对压力、浓度和电位差时,就会发生介质的迁移,混凝土的许多性能在一定程度上都与其孔隙率、孔隙结构和孔连通程度有关。
混凝土表面层对结构起着防护作用,可以抵御来自外部环境的物理和化学劣化的作用,例如碳化、化学侵蚀、钢筋锈蚀、冻融破坏等,对混凝土结构的长期耐久性起着决定性的影响。
本文通过一系列试验并结合国内某港口工程实例,进行了混凝土表面渗透性对混凝土耐久性影响的系统分析。
关键词:表层渗透性;碳化;抗冻性;孔结构;耐久性1 试验方法国内某港口建设过程中,c50 预制方桩在施打过程中由于遇到坚硬地质结构,施打次数增大,为检测施打过程对混凝土桩身是否造成破坏,进行了表层渗透性、超声波法匀质性、回弹取芯等检验,并对钻取的芯样进行了强度、碳化、氯离子渗透性、冻融循环等试验。
由于海工混凝土受侵蚀最严重的部位属于潮差区及浪溅区,本研究选择了潮差区的桩身进行试验。
试验采用 autoclam 自动渗透性测试仪,拟同时在现场对混凝土构件进行吸水量、渗水量和透气性三项指标的检验。
由于渗透试验中的吸水量试验对混凝土材料的表面含湿量有严格的限制,对于潮差区的混凝土,其含湿量较高,经过测试发现无法进行吸水性试验,本研究主要选用了不受含湿量影响的渗水量试验方法作为试验研究手段。
渗水量试验测试水压恒为 50 kpa (0.5 ba)r,控制器自动采集每分钟的渗水量。
文中水渗透系数的单位为10-7m3/min1/2。
2 数据分析2.1 混凝土碳化深度与表面渗透性之间的关系混凝土碳化是空气中 co2与水泥中的碱性物质相互作用,使其成分、结构和性能发生变化,使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。
co2可以与混凝土中的铝酸盐及 c-s-h 产物反应,使凝胶分解成 caco3以及无定型硅胶等多孔状结构。
近海混凝土结构氯盐危害机理及其耐久性控制的探讨

度达到或超过 “ 临界值”时,将破坏钢筋
表面钝化膜 ,从而引发腐蚀,同时增高溶 液导 电性 ,增大电位差 ,加速腐蚀反应。
2.3 混 凝土裂缝产生
混凝土中钢筋表层经腐蚀成铁锈后,体 积可增大几倍, 挤压其外侧混凝土井使之产 生垂直于径向膨胀力的拉应力,拉应力超过 混凝土的承耐力就将在混凝土保护层上引发 出顺沿钢筋的纵向裂缝。
分 必要的 。
合生成Fe(OH), :
空气中
延长,甚至混凝土保护层大片破裂剥落。 当钢筋在混凝土中继续锈蚀, 并不断渗 出锈汁,钢筋截面也将随锈蚀发展而相应变 小, 甚至被锈断, 混凝土结构遭受破坏, 其安 全性和耐久性完全丧失。
3 控制和提高近海混凝土结构耐久性的 建议措施
(图 1 钢筋腐蚀反应示意图 ) 尽管许多学者认为由混凝土组成材料 带入混凝土的有限氮盐 ( 当掺入的氯盐量 小于混凝土重量的0 . 1 一 . 2 %时) 不会引 0 起钢筋锈蚀,但是由外界经混凝土自身孔 隙渗入的氛盐危害极大,当混凝土中的 C l
1 问 提出 题的
近海地区的大气中都会含有氮离子。海 浪拍击产生的大小为0. 1一 林 的细小雾 20 m 滴, 较大的积聚于附近, 较小的随风漂移到 近海的陆上地区。受到浓重的盐雾作用,在 构件混凝土表层内积累浓度很高的氯离子, 在干湿气候交替的不利状态下,遭受盐害破 坏。如烟台地区的调查发现,离海岸 10 0m 内的室外混凝土构件受到严重锈蚀。而南方 炎热地区温度高,氯离子扩散系数增大,锈 蚀发展速度也会加剧。 当前我国东南沿海地区正加快进行公路、 铁路等交通基础设施建设,笔者参建的温福 铁路全长298 . 4km , 其中大中桥76 座 / 75. 005km ,占线路长度的25. 2% 。隧道65 座/ 157 . 4 I k m ,占线路长度的5 1. 1% 。按照 工程的实际需求,铁路、高速和一级公路上 的大型桥梁、隧道、 城市地铁轻轨系统等重 要基础设施工程的结构设计使用年限约为 1 0 0 年,二级和二级以下公路以及城市一般道路 上的桥涵等工程的结构设计使用年限约为 50 年,而可替换的易损构件也需有3 年的设计 0 使用年限。由于近海环境能够明显导致结构 材料性能劣化,而有部分桥梁、涵洞 、隧 道等工程的普通钢筋混凝上结构和预应力棍凝 土结构正好处在近海区,将要经受着盐雾环 境下盐害的严峻考验。为了确保混凝土结构 能够满足设计的使用年限,对近海地区混凝 土结构的盐害机理研究及其耐久性控制将是十
沿海地区混凝土耐久性浅析

检测依据 检测设 备
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近 年 来 ,沿 海 地 区 已建 成 而 未进 行 耐 久 性设 计的桥 梁 ,建 成使用 不 到1 年 ,桥梁 0 就 发生 了不 同程度 的破坏 ,如混 凝土 发生剥 落 ,钢 筋锈蚀 、外 露 ,严 重者 发生塌 陷 ,断
6 2 39 5.4 乱3 03 如9 ,4 . 4 82 .6 4
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2 0略 . 5 .
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颗粒 细 度 模 舍泥量 有 害物质 ( 》 抟 硫 化物或 氯化物
检测结论
级配 数 M x
壤配
2医
Hale Waihona Puke % )i2 .2硫酸盐含量 含量
02 .8 0 O .0
有机物
合格
样品经检验 所检 项目
符合 G ,“6 9 规 BT 8 3
高性能海工混凝土的技术研究与施工

高性能海工混凝土的技术研究与施工摘要:在国外已建沿海桥梁工程中,很多桥梁结构的破坏其主要原因来自混凝土病害,因此混凝土耐久性研究受到国内外研究混凝土的专家的高度重视,为满足耐久性要求,采用海工高性能混凝土,其特性除强度和拌和物的和易性必须满足设计和施工要求外,还应根据构件的具体使用条件和环境,具备所需要的防止钢筋锈蚀的性能及抗冻性与抗渗性。
基于此,本文主要对高性能海工混凝土的技术与施工进行分析探讨。
关键词:高性能;海工混凝土;技术研究;施工1、海工混凝土的使用环境混凝土在沿海地区的使用都要考虑混凝土在海洋环境下所产生的腐蚀机理1.1硫酸盐腐蚀硫酸盐包括硫酸钠和硫酸镁,在海洋环境影响使用条件下,海洋中的硫酸钠和硫酸镁会与混凝土结构中水化产物(氢氧化钙)产生反应生成硫酸钙,在这种化学反应所产生的过程中,混凝土体积会发生膨胀和破坏现象。
1.2氯盐腐蚀氯盐就是指氯化钠和氯化镁,在海洋环境影响的使用条件下,海水中的氯化钠和氯化镁会与混凝土结构中的氢氧化钙产生反应生成氯化钙和氢氧化镁等物质,而这种物质没有胶凝作用,这就会破坏混凝土的内部结构,而在化学反应的过程中会生成大量的游离的氯离子,氯离子会将混凝土结构中的钢筋进行腐蚀,从而破坏海工混凝土的结构影响使用寿命。
1.3水位变动影响耐久使用性海工混凝土在水位变动区使用会使混凝土遭到冻融破坏,水位的变动会让海水对混凝土结构进行冲刷和磨耗,会破坏混凝土的耐久性。
2、海工高性能混凝土施工与质量控制2.1防止Cl-引入新拌混凝土中对原材料中的Cl-含量做出严格的限制。
拌和物总Cl-含量小于0.06%(占胶凝材料质量百分比)。
防止构造物被Cl-污染,尽量采用岸上预制,达到龄期后安装。
采用淡水养生,到达规定强度后拆模。
2.2控制进场原材料质量确保每批进场原材料符合要求,重点是混凝土减水剂与胶凝材料的适应性。
2.3混凝土拌制与浇注海工高性能混凝土较普通混凝土拌制延长约40s,注意施工用水是否与理论用水相符。
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21 0 1年 9月
湖
南
交
通
科
技
V0. 7 N . 13 o 3 Sp2 1 e .0 1
HUNAN COMMUNI CAT1 0N CI S ENCE AND TECHNOLOGY
文 章编 号 :10 —4 X(0 )30 8—2 0 884 2 1 0—0 00 1
目前 , 国正大 力加 强对基 础设 施 的投资力 度 , 我
土木 工程正 面 临着 前 所 未 有 的发 展机 遇 。然 而 , 由
酸 雨 与混凝 土 中的氢 氧化钙 和水 泥 中的水 化物起 反
于混凝 土结 构 内部 和 外 部 有 害物 质 的侵蚀 , 得 其 使
耐久性降低 , 使用寿命往往不能像人们预料的那样 长 。因而 如何 总结 经 验 教 训 , 防止结 构 正 常使 用 状 态下 的“ 衰 ” 象 , 早 现 已成 为 避 免投 资 浪 费 的重要 问
混 凝 土和 一般 抗 侵蚀 混凝 土进行 各性 能 比较 , 结果表 明 , 所研 究的抗侵 蚀 混凝 土较 一般 抗侵 蚀
混凝土费用经济、 施工方便 , 能有效提 高沿海地区的混凝土结构物的耐久性。
关 键词 :沿海地 区;混凝 土 ; 抗侵蚀 性 ; M 防腐 剂 WR 中图分 类号 : 4 U44 文献标 识码 :B
目前 , 一般抗侵蚀混凝土 的配制措施主要从掺 加优质活性矿物掺合料和高性能减水剂等综合技术 措施人手。而包括两种和两种以上的活性矿物掺合 料 和数种外 加剂 在 内的多组 分 的混凝 土配合 比设 计 思想 难 以在实 际工 程 中贯 彻 , 材 料 的复 杂多 样 性 原 更增 加 了现场搅 拌 或 集 中搅 拌 时 原 材料 储 存 、 量 称
题 。沿海地 区 混凝 土结 构 因长期暴 露在海 洋 和严 酷
应, 使混凝土碱性降低 。当混凝土 的碳化发展到钢 筋时 , 钢筋开 始锈 蚀 , 响混凝 土结构 的耐 久性 。 影 3 )氯 离子 的侵蚀 。氯离 子是 一种 钢 筋 活化 剂 ,
它 会破 坏钢 筋钝 化 膜 , 致 钢 筋生 锈 。因此 氯 离 子 导
和搅 拌 、 量控 制 时的实 际 困难 。因此 , 凝土原 材 质 混 料 多样性 和配 比中多组 分的组 合给 高性 能 的抗侵 蚀 混凝 土 的原材 料采 购 、 量控制 、 际配 制和施 工等 质 实
方 面均 带来很 大 的技术难 题 。
1 混凝 土结 构 物耐 久性 影响 因素及 解 决 途 径
混凝 土进 行试 验 比较 , 果表 明 , 文所研 究 的抗侵 结 本
是威胁钢筋混凝土结构耐久性最危险的物质。 4 )碱 一 料反应 。碱一 料反 应生 成碱 一 酸盐 集 集 硅 凝胶 , 吸水膨 胀会 导致 混凝 土开裂 破坏 , 海水 中这 种 反 应造 成 的膨胀更 加 强烈 。 1 2 本 文所 研 究的解 决途径 .
间密实性差 , 减弱了混凝土的抗渗பைடு நூலகம்能 , 从而降低其
耐久性 。
针对一般抗侵蚀混凝 土的主要 问题 , 本文研究 掺 加 了 WR 型 防腐剂 的抗侵 蚀 混凝 土 的 主要施 工 M 工艺和力学性能 , 并通过试验将其 与一般抗侵蚀混
2 )混凝土 的碳化。新建混凝土呈高碱性, 使埋
置钢 筋迅 速钝化 , 阻止锈 蚀 , 而空气 中的二 氧化碳 或
3 期
唐
华, : 等 沿海地 区混凝土耐久性研究
2 1 试验 材料 .
8 l
2 试 验 方 案
WR M型 多功 能高 效 防腐 剂 是 新一 代 混 凝 土 防 腐蚀 专用外 加 剂 。不 仅 具 有 减 水增 强 效 果 好 、 结 凝
试验 采 用 海 岛 牌 4 . 通 硅 酸 盐 水 泥 ; 骨 2 5普 粗 料采 用 碎石 , 径 5~2 r; 骨料 采 用 细 度模 数 粒 5mf 细 l 2. 的 中 砂 ; 卜 剂 为 硅 粉 防 腐 剂 、 效 减 水 剂 8 夕加 高
收稿 日期 : 0 10 — 1 2 1 —5 1 作者简介 : 唐 华 (9 0 ) 男 , 18 ・ , 工程师 , 主要从 事公路桥梁设计。
凝土进行对 比, 试验结果表 明, M型 防腐剂能成 WR 功地运用于抗侵蚀混凝土 中提高混凝土耐久性 , 从
而为 实际施 工提供 理论 指导 。
环境中, 受外部介质的侵蚀作用明显 , 其结构耐久性 问题尤为突出。因此 , 研究如何提高混凝土的抗侵 蚀性 便成 为保证 混凝 土 结构 耐久性 的重要 途径 。本 文通过试验 , 发展 防腐 阻锈新技术 , WR 将 M型 防
腐剂 运用 于混凝 土 的抗 侵 蚀 技术 , 与 一 般抗 侵 蚀 并
1 1 影 响 因素 .
沿 海地 区混凝 土结 构 物受 到海洋 环境 中诸多 物
理、 化学因素的作用 , 导致钢筋过早锈蚀 , 混凝土耐 久性 降低 。桥梁 工程 结构 钢筋 锈蚀 的主要 原 因大 致 有如下 几点 : 1 )混凝土配合 比不当。施工单位为方便施工 ,
通常 以增 大水灰 比 的方 式减 小 施 工 难度 , 导致 骨 料
沿海 地 区混 凝 土 耐久 性 研 究
唐 华 。陈建 英
( . 南省交 通规划勘察设计 院 , 1湖 湖南 长沙 4 0 0 ; 2 中南林业 科技大学 土木工程与力学学院, 10 8 . 湖南 长沙 4 0 0 ) 10 4
摘
要: 成功地将 WR M型防腐剂运 用于混凝 土的抗侵蚀技 术, 并通过试验将其与普通
由混 凝 土结 构 物 的耐 久 性影 响 因 素可 见 , 工 在 程 实施 中如何提 高混 凝土 的抗 侵 蚀性 便成 为防止 钢
筋 锈蚀 、 保证 混凝 土结 构耐 久性 的重要 途 径。
蚀 混凝 土较一 般抗 侵蚀 混凝 土费 用经 济 、 施工 方便 , 能有 效提 高沿 海地 区的混凝 土结 构物 的耐久性 。