高性能混凝土在渤海灣地區橋梁工程中的應用

郭 偉

（滄州市高速公路建設管理局，河北 滄州 061000）

0 引言

渤海灣地區是我國目前開發的熱點，該地區是典型的鹽漬土環境，加之地處北方，在鹽類的物理和化學侵蝕下兼受凍融循環作用，混凝土結構的工作環境極其惡劣，劣化速度極快，曾有三年橋墩爛根現象發生。因此，對此類環境下的混凝土耐久性做專題研究有著非常現實的意義。本文結合具體工程，通過分析研究，提出了混凝土高性能化的技術措施。

1 項目概況

黃驊港地區某工程全部為高架橋梁，根據所處環境對結構的腐蝕作用不同進行分區，由中等程度至嚴重程度。橋梁結構設計基準期為100年，對混凝土性能要求高。

2 混凝土結構的耐久性要求

根據《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ 275—2000）、《混凝土結構耐久性設計與施工指南》（CCES 01—2004）、《橋梁結構高耐久性混凝土設計與施工規程》（DB 23/T 087—2002）、《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTG／T B07-01-2006）、《天津市鋼筋混凝土橋梁耐久性設計規程》（DB/T29—165—2006）等相關規范，結合國內外關于混凝土預防性保護的最新研究進展以及橋梁不同部位的工作環境進行耐久性設計。本工程中橋梁不同部位的環境侵蝕作用等級及相應的抗凍要求見表1和表2。

表1 混凝土抗氯離子侵蝕等級劃分

表2 橋梁各部位環境作用等級劃分與混凝土抗凍要求

3 高性能混凝土配合比設計

根據不同的強度等級、施工工作性和耐久性系數等要求，參照《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ 275—2000）等五個相關規范，使用摻合料等量取代法設計了不同礦粉摻量、不同水膠比的高性能混凝土的配合比。通過綜合比較造價和硬化混凝土性能兩個因素，得到了適用于不同耐久性和強度要求的C30D級環境、C35D級環境、C30E級環境和C50D級環境下的配合比（見表3）。

表3 篩選后的配合比

4 高性能混凝土的性能

4.1 坍落度

試配混凝土出料時立即對其進行坍落度試驗，并與設計要求坍落度進行對比，結果如表4所示。試驗結果表明，試配混凝土的工作性完全符合要求。

表4 坍落度對比數據

4.2 抗壓強度

下面對實驗室試配成型的混凝土的3d、7d、28d抗壓強度進行分析。表5所示是不同齡期、不同配合比的混凝土抗壓強度測定值。

表5 抗壓強度測定值

可以看出，混凝土7d天抗壓強度都超過了設計強度的90%，能很好地適應工程進度的需要。同時混凝土28d抗壓強度都合格，保證了工程的質量，所以在一定范圍內高摻礦粉不影響混凝土的初期強度。

4.3 氯離子擴散系數DRCM

試驗中使用RCM法測定試配混凝土28d的氯離子擴散系數DRCM。圖1為四組配合比的DRCM大小。

圖1 試驗室配比的氯離子擴散系數D RCM

通過圖1可以明顯看出，三組D級防腐的混凝土通過摻加礦粉后，其氯離子擴散系數已經達到了E級，而E級防腐的混凝土配合比3的氯離子擴散系數僅為2.11，相對很低。

4.4 抗凍融性

使用快速凍融機測定各配合比的抗凍融性能，并用抗凍融耐久性指數表征其耐久性。各配合比的高性能混凝土都表現出良好的抗凍融性能，符合工程設計規范對耐久性的要求。混凝土的抗凍融性提高跟防腐劑的引氣作用有很大關系。

5 現場耐久性指數跟蹤

選定最終的配合比之后，將其運用于工程中，并對現場混凝土性能進行跟蹤，主要跟蹤DRCM，然后與實驗室試配混凝土的性能做對比分析，結果如表6所示。

表6 現場與室內D RCM對比

通過質量跟蹤，發現實驗室試配的混凝土其性能與現場配合比下的混凝土性能有較大區別，抗氯離子滲透波動比較大。究其原因，主要有以下兩方面：

a）現場采用泵送，監管不利，當混凝土工作性不理想時，加泵送劑或者直接加水，增大了混凝土的水灰比，從而增大了混凝土的滲透系數，降低了混凝土的抗氯離子滲透性；

b）現場混凝土澆筑方量極大，振搗效果不如室內，使得現場混凝土的密實性不如室內，從而降低了混凝土的密實性，導致混凝土的抗氯離子滲透性降低。

同時發現，摻礦粉的混凝土拆模之后表面光滑、美觀，這可能是由于礦粉的密度比水泥小，雖然是等質量摻加，但是體積增大，導致漿體總體積增大，從而提高了混凝土表面的密實性。

6 結論

6.1 通過添加大摻量的礦粉，同時結合高性能減水劑，可以得到綜合性能優良的高性能混凝土，其抗氯離子滲透性能、抗凍融性等都有很大提高。

6.2 由于礦粉具有自水化性能，所以大量摻加礦粉并不影響混凝土早期和后期強度的發展。

6.3 摻加礦粉的混凝土總漿體量增多，從而提高了混凝土的抗裂性，使表觀光滑、明亮，更加美觀。

6.4 室內試驗和現場生產的混凝土其氯離子擴散系數差別較大，所以建議在以后的工程中，應該適當提高室內混凝土的氯離子擴散系數以應對現場原材料的變化、施工不規范等影響因素。