港口建设中高性能混凝土的应用分析:高性能混凝土应用

　　摘 要:高温、高盐、高湿而又复杂多变的海洋环境是混凝土所面临的最为恶劣的环境之一。港口建筑设施中,许多混凝土构件会长期受到海水侵蚀和海浪冲击,处在高腐蚀性的环境中。海水中的氯离子会逐渐渗入构件内部,造成钢筋锈蚀,破坏混凝土结构,从而极大地影响了港口建筑设施的使用寿命。而高性能混凝土具备了高耐久性、高强度、高抗腐蚀性、经济性强等诸多优势,更加适应海洋环境下的港口建设。本文分析了传统混凝土的缺陷与不足,对高性能混凝土的定义和优势进行了介绍,阐述了高性能混凝土的配制机理,探讨了高性能混凝土在施工过程中容易发生的若干问题,并提出了相应的解决办法和注意事项。
　　关键词:港口 高性能混凝土 应用
　　中图分类号:TU528.31 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0076-01
　　自19世纪水泥发明以来,随着建筑技术的不断提高,混凝土的应用日益广泛和普遍,已经成为使用范围最广、使用量最大的建筑材料。但普通混凝土受环境因素和自身缺陷影响,在一些复杂性环境下,耐久性不足。比如港口建设中,受海洋高盐、潮湿的环境影响,混凝土构件中的钢筋被海水中的氯离子长期侵蚀,而引发腐蚀,锈蚀、变形而导致构件出现裂缝,结构遭到破坏,使用安全与寿命受到严重威胁。为有效解决这些问题,人们通过对混凝土材料进行合理配置,使用掺合材料和高效减水剂,降低了水胶比,进而提高了混凝土的耐久性与密实度,性能大为提高。这种高品质的混凝土后来被命名为高性能混凝土。
　　1 混凝土受破坏原理与传统混凝土的缺陷
　　1.1 受破坏原理
　　海洋环境中混凝土结构物,会长期与海水接触。这样,海水中含有的氯离子就逐渐通过混凝土自身的微孔,与钢筋发生接触和反应,引起钢筋的锈蚀和膨胀,从而破坏混凝土保护层,产生裂缝,加速了混凝土结构的损坏,严重影响其使用安全,大大缩短了使用寿命。
　　1.2 普通混凝土自身的缺陷,导致实际施工操作中,采取措施来防止钢筋锈蚀存在诸多的困难,实施效果也往往不佳
　　(1)增厚保护层是防止钢筋锈蚀的好办法,但保护层一旦过厚,反而更容易造成开裂,增加了混凝土被破坏的几率。
　　(2)若采取表面涂层的办法来增强保护功能,一方面表面涂层自身也会与外部环境发生反应;另一方面保护涂层非常容易被破坏。
　　(3)若使用特种钢筋(如环氧涂层钢筋)或者采取阴极保护的办法,即使不提造价不菲的因素,施工操作的难度就成为难以解决的问题。
　　(4)若使用阻锈剂则要求钢筋周围的阻锈剂含量要适当,操作难度也不小。
　　2 高性能混凝土概述
　　正因为普通混凝土的缺陷和不足难以在施工中得以克服,高性能混凝土借助于其巨大优势,虽然应用于建筑施工领域还不到30年,却得到了极为广泛的应用。
　　2.1 定义
　　顾名思义,相对于普通混凝土,高性能混凝土是一种性能卓越的混凝土,具有高性能、高品质、高流动性等特性。
　　2.2 优势
　　高性能混凝土的密实度、高强耐久性和力学性能要大大优于普通混凝土,主要表现在以下几个方面。
　　(1)体积稳定性强,力学性能优异。
　　(2)强度、握裹力、韧性都很高,抗微缩性良好。
　　(3)操作简便,易浇注、振捣而不离析。
　　(4)高耐久性,高抗氯离子渗透性、高抗炭化和侵蚀性,使用寿命长。
　　(5)造价合理,性价比高,周期成木低,社会效益与经济效益显著。
　　(6)生产工艺较为简单,难度不大。
　　3 高性能混凝土的配制机理
　　3.1 高性能混凝土采用的原材料如下
　　(1)高品质、质量稳定的水泥。
　　(2)掺合材料:颗粒较小的材料,如硅微粉、粉煤灰和磨细高炉矿渣等,使用量较大,以用来部分替代水泥。
　　(3)骨料:优质且级配良好。
　　(4)高效减水剂。
　　3.2 配置高性能混凝土所遵循的原则
　　(1)水泥等原材料的选择要严格把关,尽量选用质优、品质稳定的材料。
　　(2)磨细高炉矿渣、硅微粉等掺合材料的大量掺入,目的是通过减少混凝土的细微裂缝,有效提高混凝土的密实性。
　　(3)胶凝材料的用量要适当,否则会影响混凝土的致密性。
　　(4)为提高混凝土的耐久性与强度,可以通过适当降低混凝土水胶比来实现。但值得注意的是,若水胶比过低,会导致混凝土的裂缝增多,反而降低了混凝土的耐久性能。
　　3.3 配制机理
　　(1)集料效应。
　　各种材料的粒径大小不同,其中硅微粉粒径最小,其次分别是粉煤灰、磨细高炉矿渣,以水泥的粒径为最大。这样,各种材料通过组合、搅拌和振捣,最终实现了粒径微小的材料有效地填充了粒径较大材料所形成的间隙,孔隙率被大大减小。
　　(2)掺合料的活性联合作用。
　　掺合材料在其水化过程中,相互激发,水化活性从整体上得到了很大提高。
　　(3)界面改善作用。
　　由于高性能混凝土大量的掺入了掺合材料,经过水化作用的影响,其结构中的Ca(OH)2含量大为减少,从而有效地增强了混凝土的致密性能。
　　4 施工中面临的问题
　　4.1 细微裂缝
　　高性能混凝土在实际施工中容易产生较为细微的裂缝,其中构件的顶部和底部是裂缝高发区,若处理不当,就会弱化其对内部钢筋的有效保护。
　　细微裂缝产生的原因是掺合材料的大量使用,所导致的胶体材料较多。
　　4.2 保护层施工容易发生的问题
　　在高性能混凝土保护层的施工中,若混凝土与保护层之间不紧密,存在可以渗透氯离子的通道或者保护层的垫块摆放不够规范的话,同样容易发生问题,也不利于高性能混凝土对钢筋的的保护。
　　4.3 高性能混凝土的胶凝材料水化过程较长、初凝时间长
　　5 应对措施和注意事项
　　5.1 细微裂缝的处理
　　(1)通过优化构件中钢筋排列或增加防开裂钢筋等方式,降低开裂的可能性。
　　(2)控制混凝土浇注时的气温:确保在-5℃～35℃之间进行浇注。
　　(3)浇注结束后注意及时对表面浮浆进行清除,以降低构件顶部产生裂缝的几率。
　　(4)控制混凝土坍落度,通过施工中高效减水剂的调节,使坍落度大于12cm。
　　(5)注意湿养护,尤其是初凝后的养护。一般来说,保湿养护要达到15天以上。
　　5.2 保护层施工的注意事项
　　混凝土垫块的选用,应使用强度高于母体混凝土强度的高性能混凝土材料。
　　6 结语
　　随着社会经济的飞速发展,对交通航运的需求也不断加大,港口建设如火如荼。高性能混凝土以其高耐久性、高强度、高抗腐蚀性、以及经济性强等诸多优势,更好地满足了建筑以及外部环境的要求,产生了巨大的社会效益和经济效益,必将得到更为广泛的应用。
　　参考文献
　　[1] 肖飞.高性能混凝土在港口建设中的应用[J].水运工程,2003(11):25.
　　[2] 杨智勇,张治中.高性能混凝土在洋山深水港一期水工项目中的应用与研究[J].港口科技,2007(8):10.
　　[3] 陈辉,黄君哲,陈清冰,等.高性能混凝土在瓜达尔港口项目中的应用[J].中国港湾建设,2005(21):96.