提高沿海水工钢筋砼构件耐久性的技术措施

刘洪涛 ，李 杰 ，孙喜壮

（1.日照市东港区水利局，山东 日照 276800;2.日照市东港区水利建筑安装工程处，山东 日照 276800；3.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013）

近年来，通过对沿海一些水利工程检查，发现靠近沿海的闸板、桥涵等钢筋砼构件中的钢筋有些被渗水而发生锈蚀，特别是施工质量较差的钢筋混凝土构件，因为钢筋的锈蚀，正常使用几年后，就会产生顺筋胀裂，导致钢筋混凝土耐久性降低。本文以于家村防潮闸、交通桥施工为例，提出了提高沿海水利工程钢筋混凝土耐久性应采取的措施。

1 原因分析

混凝土耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力，根据现场检查的钢筋砼构件存在的问题，分析原因如下：

1.1 混凝土施工质量差

混凝土施工支模时，如果地基处理不好，浇注混凝土就使受力的支撑发生沉降，造成构件弯曲变形而产生裂缝；或者图纸尺寸掌握不准，造成钢筋砼构件尺寸不符合设计要求，模板支的缝隙过大、孔洞不修补，振捣不密实、骨料施工配合比不准等原因，使混凝土出现蜂窝、麻面、露筋、孔洞等缺陷；混凝土配合比不准、搅拌不均匀、模板内杂物清理不干净、木模板不浇水湿润，造成混凝土强度不足，拌制混凝土前不试配，搅拌混凝土不计量，使用的外加剂没经试验；混凝土浇注后，养护不到位，致使混凝土受冻或水分蒸发过快，造成混凝土的强度不足或出现裂缝。以上几项都可造成钢筋砼耐久性降低。

1.2 混凝土的碳化

混凝土的碳化使混凝土的碱度降低，碳化到钢筋表面时，使钝化膜遭到破坏，钢筋就开始腐蚀；碳化显著增加混凝土的收缩，使混凝土抗压强度增大，以致产生细微裂缝，从而使混凝土抗拉、抗折强度降低。对于普通硅酸盐，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10%～15%，一方面，它是混凝土高碱度的提供源和保证者，对保护钢筋起着十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不稳定的成分之一，很容易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，并逐步延伸至钢筋，使钢筋开始锈蚀。

1.3 碱骨料反应破坏

碱骨料反应是指混凝土原材料携带的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱－硅酸凝胶，吸水后产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂。

1.4 钢筋锈蚀

水泥中氯化钙生成氢氧化钙，使混凝土中含有大量的氢氧根离子，使pH值一般可达到12.5～13.5，钢筋在这样的高碱环境中，表面容易生成一层钝化膜，这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀，只要这层钝化膜遭到破坏，钢筋就开始锈蚀。在万宝防潮堤一进水钢筋砼闸门板锈迹严重。当时是冬季施工，浇筑混凝土时掺入了含有氯盐的外加剂；搅拌混凝土用的含氯盐的（河水、海水）混合水；料场不净，河沙中又掺进了海砂；从而使大量氯离子进入了闸门板混凝土。另外加上钢筋砼闸门板长期受海潮冲击，在海水浸泡下，氯盐通常通过混凝土的宏观、微观缺陷，渗入到混凝土中并达到钢筋表面，直接或间接破坏混凝土的包裹作用及钢筋钝化的高碱度两种屏障,使之发生锈蚀继而锈蚀产物体积膨胀,使混凝土保护层开裂与脱落。

2 提高钢筋砼耐久性的技术措施

结合于家村防潮闸、交通桥施工，分析措施如下：

2.1 工程简介

于家村防潮闸、交通桥位于日照市大沙洼林场东临海侧，于家村河入海口处。该防潮闸按20年一遇防洪标准设计，主建筑物为2级。闸室总净宽40m，共分10孔，闸室顺水流向长11.5m，垂直水流向长50.44m，底板厚1.0m。闸门高2.5m，宽4.28m，为C25钢筋砼梁板式平面闸门。防潮闸上设机架桥，机房净高3.3m，宽3.16m，砖混结构。闸室两端各设桥头堡一座，布置楼梯、配电设施，共三层，总建筑面积564.04m2；闸室上游铺盖、浆砌石护坦长均为10.5m；闸室下游消力池、海漫和防冲槽分别为10.0m、10.0m、3.5m；铺盖、消力池两侧为C25钢筋砼挡土墙。交通桥三跨T型梁装置于南北边墩和中缝墩上，全长50.04m，桥面净宽8.5m，荷载标准按汽-20、挂-100校核。该工程施工完毕运行至今，对当地水产养殖、国家森林公园保护及促进旅游开发等发挥了极大的经济效益、生态效益和社会效益。

2.2 加强原材料的质量控制

1）防潮闸水泥采用425号抗侵蚀性水泥，拟用部位的适宜水泥品种要求见表1。

表1 拟用部位的适宜水泥品种要求

2）细骨料采用质地坚硬、颗粒洁净、级配良好的天然河砂。砂的细度模数为2.3～3.0，其技术要求见表2。

表2 细骨料（天然砂）的质量技术要求

3）粗骨料采用质地坚硬，粒形、级配良好的碎石，其质量技术要求见表3。

表3 粗骨料（碎石）的质量技术要求

2.3 使用环氧涂层钢筋

针对溶解氧腐蚀和氯盐腐蚀，增加钢筋的保护层厚度。一般情况下，碳化的深度、氯离子渗透的深度和时间的平方根成正比，故增加钢筋的保护层厚度将延长钢筋脱钝和氯离子渗透至钢筋表面的时间。环氧涂层钢筋是采用静电粉末喷涂的方法对钢筋表面加工制作的，能保证涂层与基体钢筋的良好粘结，从而使钢筋具备较好耐碱性、耐化学腐蚀性。防潮闸采用增加保护层厚度的措施，钢筋的混凝土保护层最小厚度见表4。

2.4 加强施工过程中的质量控制

1）板模设计。在支模板前，做好板模设计，使其具有足够的强度、刚度和稳定性，可靠地承受浇注混凝土的重量侧压力以及施工过程中所产生的其它荷载。防潮闸闸墩模板均采用定型加工制作的钢模板，大缝墩1套、小缝墩2套；在支模板时要做到接缝严密、不得跑浆、漏浆，同时要保证各种结构构件的形状，几何尺寸及相互位置的正确；正确留设和处理施工缝。

2）钢筋下料、绑扎。钢筋要注意防锈、除锈，在进料之前，应根据设计要求的钢筋种类、钢号、规格和厂家提供的出厂质量证明书或试验单，在准备购进的钢筋中，按不同级别、规格的钢筋分别抽样作拉力、延伸率、冷弯试验。钢筋在下料之前，首先应该计算锚固筋长度，以免下料返工，浪费工料。在绑扎过程中，要严格按照国家的有关规范执行，做到材质、根数、直径、间距、接头、绑扎位置、焊接等符合设计要求和规范规定。

3）钢筋混凝土浇筑。严格按设计要求的混凝土标号配合比执行，搅拌时准确控制各种材料的用量误差在规定的允许范围内。混凝土的搅拌时间要达到要求，保证混凝土的和易性和塌落度符合要求。浇注前将模板内的所有杂物清理干净，浇注时要设专人振捣，严禁漏振防止蜂窝、麻面、露筋等现象出现。正确留置和处理施工缝，使其留设的位置、接搓的处理符合有关规定；混凝土浇筑完毕后，必须按规定进行养护，保持必要的湿度，冬季施工按照规定掺加防冻剂，做好保温措施，保证水泥水化正常进行，防止发生干缩裂缝。

2.5 使用混凝土外涂覆层

外涂覆层有水泥基涂层（如水泥砂浆层、聚合物砂浆层等）、渗透性涂层、浸渍性涂层以及各种涂料、沥青焦油、油漆、树脂等。防潮闸闸门板、交通桥梁板采用外涂防锈漆的措施。

2.6 使用改善混凝土耐久性的外加剂

改善混凝土耐久性的外加剂包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。其中引气剂是在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。主要有松香热聚物、松香皂和烷基苯磺酸盐等。引气剂可改善混凝土拌合物的和易性，减少泌水离析，并能提高混凝土的抗渗性和抗冻性；同时，含气量的增加，混凝土弹性模量降低，对提高混凝土的抗裂性有利。防潮闸用的是引气剂、阻锈剂。

3 结 语

沿海水利工程钢筋混凝土中的钢筋锈蚀降低了钢筋混凝土耐久性，已越来越引起人们的重视，只有采取适当的技术措施，并在具体施工中严格要求，才能使沿海水利工程混凝土质量有可靠保证。为提高钢筋混凝土的耐久性，防潮闸选用了优质原材料，除水泥、水和骨料，还掺入了足够数量的矿物集料和外加剂，因而减少了水泥用量、混凝土内部空隙率以及体积收缩;在施工过程中，要加强施工各环节控制，严把混凝土施工质量关，确保水灰比、坍落度在要求范围内，混凝土振捣严格按规程进行操作，同时重视混凝土振捣后的抹面工作，只有这样，才能使钢筋混凝土耐久性得到提高。