參照案例關(guān)于保證結(jié)構(gòu)耐久性的措施與案例

關(guān)于保證結(jié)構(gòu)耐久性的措施與案例

組員：周曉璐盧暉朱瑋俊

蔡志光俞文軍鄭家莊

結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中，在預(yù)期的使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下不需進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力。影響結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素混凝土的碳化混凝土的凍融破壞侵蝕介質(zhì)的腐蝕混凝土堿集料反應(yīng)鋼筋銹蝕案例/v_show/id_XMjE1OTIzMjIw.html東海大橋一、前言由于東海大橋是連接港區(qū)和大陸的集裝箱物流輸送動(dòng)脈，對上海深水港的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到不可或缺的支撐保障作用，因此在國內(nèi)首次采用100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，可謂世紀(jì)工程。為保證東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，工程采取了以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性技術(shù)方案。然而我國目前大型海洋工程超長壽命服役的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，高性能混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用方面尚為空白，因此結(jié)合東海大橋工程的具體需要，研究跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性策略和高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)極為迫切和重要。

東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置和耐久性設(shè)計(jì)背景

1、東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置東海大橋跨海段通航孔部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、橋塔、墩柱和承臺(tái)均采用現(xiàn)澆混凝土；非通航孔部分以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主，其中50～70m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是重量超過1000噸的巨型構(gòu)件；陸上段梁、柱和承臺(tái)亦采用現(xiàn)澆混凝土?；炷恋脑O(shè)計(jì)強(qiáng)度根據(jù)不同部位在C30～C60之間。

2、東海大橋附近海域氣象環(huán)境東海大橋地處北亞熱帶南緣、東北季風(fēng)盛行區(qū)，受季風(fēng)影響冬冷夏熱，四季分明，降水充沛，氣候變化復(fù)雜，多年平均氣溫為15.8℃，海區(qū)全年鹽度一般在10.00～32.00‰之間變化，屬強(qiáng)混合型海區(qū)，海洋環(huán)境特征明顯。

3、東海大橋面臨的耐久性問題在海洋環(huán)境下結(jié)構(gòu)混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環(huán)境介質(zhì)侵蝕引起。主要表現(xiàn)形式有鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、鹽類侵蝕、溶蝕、堿-集料反應(yīng)和沖擊磨損等【2、5、7、8、10】。東海大橋位于典型的亞熱帶地區(qū)，嚴(yán)重的凍融破環(huán)和浮冰的沖擊磨損可不予考慮；鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和堿骨料反應(yīng)破壞則可以通過控制混凝土組分來避免；這樣鋼筋銹蝕破環(huán)就成為最主要的腐蝕荷載【1】。案例措施東海大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性策略東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方案的設(shè)計(jì)遵循的基本方案是：首先，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同時(shí)，依據(jù)混凝土構(gòu)件所處結(jié)構(gòu)部位及使用環(huán)境條件，采用必要的補(bǔ)充防腐措施，如內(nèi)摻鋼筋阻銹劑、混凝土外保護(hù)涂層等。在保證施工質(zhì)量和原材料品質(zhì)的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。下表1為海上段部分混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方案

結(jié)構(gòu)部位海洋環(huán)境分類保護(hù)層厚度mm混凝土強(qiáng)度等級混凝土品種輔助措施備注鉆孔灌注樁水下區(qū)、樁頭水位變動(dòng)區(qū)70C30大摻量摻合料混凝土上部為不拆除的鋼套筒

承臺(tái)水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)90C40高性能混凝土水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)部位涂防腐蝕涂層

墩柱水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)70C40高性能混凝土水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)部位涂防腐蝕涂層

箱梁大氣區(qū)40C50高性能混凝土

橋面板大氣區(qū)40C60高性能混凝土

塔柱下部為水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)，上部為大氣區(qū)70C50高性能混凝土水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)部位涂防腐蝕涂層

提高海工混凝土耐久性的技術(shù)措施（1）高性能海工混凝土其技術(shù)途徑是采用優(yōu)質(zhì)混凝土礦物摻和料和新型高效減水劑復(fù)合，配以與之相適應(yīng)的水泥和級配良好的粗細(xì)骨料，形成低水膠比，低缺陷，高密實(shí)、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土較高的抗氯離子滲透性為特征,其優(yōu)異的耐久性和性能價(jià)格比已受到國際上研究和工程界的認(rèn)同。

（2）提高混凝土保護(hù)層厚度這是提高海洋工程鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡單而且經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是保護(hù)層厚度并不能不受限制的任意增加。當(dāng)保護(hù)層厚度過厚時(shí)，由于混凝土材料本身的脆性和收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫反而削弱其對鋼筋的保護(hù)作用。

（3）混凝土保護(hù)涂層完好的混凝土保護(hù)涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特點(diǎn)，從而延長混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會(huì)在環(huán)境的作用下老化，逐漸喪失其功效，一般壽命在5～10年，只能作輔助措施。（4）涂層鋼筋鋼筋表面采用致密材料涂覆，如環(huán)氧涂層環(huán)氧涂層鋼筋在歐美也有一定的應(yīng)用，其應(yīng)用效果評價(jià)不一。主要不利方面是，環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土的握裹力降低35％，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能有所降低；施工過程中對環(huán)氧涂層鋼筋的保護(hù)要求極其嚴(yán)格，加大了施工難度；另外成本的明顯增加也是其推廣應(yīng)用受到制約。

（5）阻銹劑阻銹劑通過提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜，從而延長鋼筋混凝土的使用壽命。但由于其有效用量較大，作為輔助措施較為適宜。（