抗渗混凝土在跨海桥施工中的应用

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摘 要：抗渗混凝土通过合理地选择原材料，提高混凝土的密实度以及改善混凝土内孔结构等方法提高混凝土的抗渗性，是一种具有高抗渗性能的混凝土。目前被广泛地运用到各类工业与民用建筑的防水工程中。对于应用于跨海桥的抗渗混凝土设计和施工，目前在我国尚无成熟经验可资借鉴，因此本文对跨海桥的抗渗混凝土的设计与施工进行研究。

关键词：抗渗混凝土；跨海桥；施工

众所周知，海水环境对钢筋混凝土具有较强的腐蚀性。对跨海桥而言，桥位区域受海洋环境影响甚大，水中氯离子、铁离子及二氧化碳等含量较高，海水尤其对跨海桥梁下部的构造砼有很强得分解类腐蚀。例如，位于海南省海口市和三亚市的两座跨海桥，建成通车只有几年时间就不得不加固，其主要原因就是由于浪溅区的钢筋保护层几乎被海水侵蚀殆尽，从而导致结构的受力钢筋外露。

在跨海桥工程实践中，抗渗混凝土要达到良好的防水抗渗效果需要从抗渗混凝土的结构细部防渗设计、施工技术措施等多方面共同入手，首先要控制好抗渗混凝土的自身配制过程， 结合跨海桥工程的实际情况和本地原材料情况， 制定切实可行的配制方案，把握好施工过程，这样才能得良好的工程效果。

一．抗渗混凝土的配制机理

1 、掺外加剂法

这种方法是在混凝土中掺入适量品种的外加剂，改善混凝土内孔结构，割断或堵塞混凝土内各种孔隙、裂缝、渗水通道等，以达到改善混凝土抗渗性的目的。造价低廉，施工简单，质量可靠，故应用的较为广泛。

掺入FeCl3 防水剂

FeCl3 防水剂能与水泥水化析出的Ca(OH)2 反应：2FeCl3+3Ca(OH)2=2Fe(OH)3+CaCl2， 该反应所生成的渗性，同时也能提高混凝土的早期强度。

掺入膨胀剂

在混凝土中掺入一定比例的膨胀剂，水化生成的水化物结晶体体积增大，产生膨胀，填充了混凝土的孔隙，使之密实，建立自应力，补偿了混凝土再硬化过程中的体积收缩，提高了抗渗性。

掺入引气剂

在混凝土中掺入适量的引气剂可使混凝土中产生大量的、稳定的小气泡，可切断连通毛细孔，隔断渗水通道。同时毛细孔由亲水性表面变为憎水性表面，从而阻碍了混凝土的吸水和渗水作用。

2 、骨料级配法

骨料级配法是通过改善骨料级配，使骨料本身达到最大密实度的堆积状态。为了降低空隙率，还应加入占有骨料量5%～8% 的粒径小于0.16 ㎜的细粉料。同时严格控制水灰比、用水量及拌合物的工作性，使混凝土结构密实，提高抗渗性。

3 、采用特殊水泥法

采用无收缩不透水水泥、膨胀水泥、塑化水泥等来拌制混凝土，能够改善混凝土内的孔结构，有效地提高混凝土的密实度和抗渗能力。

4 、富水泥浆法

富水泥浆法是通过采用较小的水灰比、较高的水泥用量和砂率，改善水泥砂浆的质量， 增加水泥砂浆的数量，从而达到提高混凝土的密实度，达到抗渗的目的。

二．跨海桥的混凝土的抗渗要求

一般的混凝土具有一定的透水性，海洋环境中的氯离子可渗透进入混凝土内一定深度， 当有充足的水分和氧气参与时，混凝土内钢筋就会发生锈蚀。这种锈蚀作用可解释为铁离子和氯离子在水和氧气共同参与下的一种电化学反应，这种反应可持续进行，使钢筋彻底锈蚀。而抗渗混凝土因其具备有不透水性，能隔离混凝土外部有害化学物质对混凝土的侵蚀，阻止海洋环境中的氯离子渗透进入混凝土内部，有效地防止混凝土内部遭受侵蚀，保护结构钢筋。

抗渗混凝土配制技术要求要使抗渗混凝土的抗渗等级达到设计要求，材料的选择、配合比设计极其重要。混凝土的抗渗标号，意为混凝土抵抗各种介质( H2O 、O2、CO2、C l -、SO42 －等) 的能力。海水中的C l－对混凝土渗透引起的耐久性问题较为普遍，就混凝土自身来说，抵抗C l －渗透的能力主要取决于其内部结构( 总空隙率、孔径分布) 及界面性能，其中有害大孔占总空隙率的体积比越高，则对抗Cl-渗透性就越不利，这就要求尽可能采用超细微粒填充，目前在混凝土中应用比较多的是硅粉，又叫硅灰、微硅粉或微硅粉。硅粉是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。在逸出的烟尘中， S i O 2 含量约占烟尘总量的9 0 % ，颗粒度非常小，平均粒度在0.3 μ m 以下，故称为微硅粉。在混凝土中加入硅粉及缓凝减水剂等，其性能得以改善，因此被广泛使用。

本文在提出的掺硅粉的抗渗混凝土，基于三元复合法技术，即高效减水剂、粉煤灰、硅粉等材料与混凝土的基材按最佳的比率配制而成， 这样能最大限度地减少水泥石中毛细管孔隙和混凝土中骨料与水泥石之间的界面缝隙，能极大提高混凝土的抗渗性。

三．适合跨海桥的抗渗混凝土的配制

1 、在选择水泥时，经过对普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等进行的分析与比较，并综合考虑跨海桥工程造价， 选用符合GB175 — 1999 技术标准的普通硅酸盐水泥即可。

2 、选用细度模数为2 . 6～2 . 9 的中砂。

3 、选用K J — 7 0 缓凝高效减水剂。

4 、添加K J — Z Ｘ阻锈剂。

5 、掺入适量的硅粉。

6、在混凝土中掺入适量的粉煤灰后能与水泥的水化物发生二次水化反应，从而使所配制的混凝土致密、强度增加，各项物理力学性能会更好。选用的粉煤灰为II 级灰即可，其技术指标为：烧失量，5.96%；细度，0.045 ｍｍ；含水量，0.32%；需水量比，104%；三氧化硫含量， 0.33%。

在跨海桥的施工实践中，可以发现混凝土的抗渗标号与水胶比有非常明显的关系，即水胶比愈小，抗渗标号愈高；此外，还发现抗渗标号与混凝土的龄期也有关。在跨海桥的基桩和承台混凝土中，粉煤灰的掺量偏低，取代水泥不够，从而导致混凝土的抗压标号与抗渗标号远高于设计要求，从经济效益的观点还有潜力可挖，有待进一步的摸索和总结。

四．在跨海桥工程中的抗渗混凝土的施工要求

1 、注意混凝土的入模温度。

冬季混凝土入模不低于l ℃，春秋夏季入模温度一般控制在比最高气温低2 一3 ℃为宜， 并设立可靠的测温措施；控制混凝土内部和表面的温差在20℃到30℃以内；控制混凝土温度降低的速率在7d 内不大于1.5℃/d，以后每天降温不大于2 － 3 ℃/ d ，从而避免由于温差过大和降温过快产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度，造成混凝土开裂。

2、严格按已确认的混凝土施工配合比进行配料，加强所用原材料的检查。在施工前应对拌和设备重新标定，水泥混合料材料允许偏差在± 1 % ，粗细骨料允许偏差± 2 % ，水、外加剂允许偏差± 1 % ，外掺剂采用水剂，每斗拌和时间控制在3 . 5 分钟。

3 、采用合理的混凝土浇注、振捣方法。

通常应横向浇注、纵向推进，一个坡度、分层浇注、一次到顶，混凝土形成的坡度以1 ：5 到1：8 为宜，每层浇注厚度以500mm 到l000mm 为宜。混凝土振捣要分层、定距、紧插慢拔。振动棒要分三点布置，一点置于浆头，一点置于泵口，一点置于中间，振捣到虚浆不下沉，气泡不上浮。为避免漏振现象的发生，最好要进行一次复振，但是也要注意避免过振造成混凝土离析， 振捣时间一般以15s 为宜。一般混凝土浇到设计标高后，用刮杠刮平，木抹子第一遍搓平，在初凝后终凝前进行第二遍收面，从而避免混凝土的脱水干裂。

4 、要加强混凝土的保湿保温养护。

通常要求混凝土初凝后12 小时以内要开始养护，及时覆盖塑料薄膜或者喷刷养护液以保湿，覆盖草毡或麻袋以保温。春冬季节一般带模养护以5 一7d 为宜，夏季带模养护时间要适当缩短，以2 一3d 为宜，并且模板外加盖麻袋或草毡，洒水养护。一般抗渗混凝土养护时间不少于14d。

5 、泌水处理的方法。

在混凝土垫层上要设置0.5% 一2% 的排水坡度，或者设置排水沟并设置集水坑，将混凝土的泌水及时从集水坑中用潜水泵抽出；为避免混凝土泌水在构件内部产生的渗水通道，混凝土通常要进行复振。

五．结束语

1、硅粉和粉煤灰及KJ — 70 缓凝高效减水剂三掺，可克服单掺粉煤灰早期强度低，也能克服单掺硅粉混凝土早期收缩大的缺点，可取代水泥，降低水化热温升，有利于防止早期性开裂。

2、与普通强度混凝土相比，硅粉混凝土的干缩很小，部分原因是硅粉混凝土含水量低、孔隙小，可蒸发损失的水分相对较少；更主要的原因则可能是水泥水化过程不断地消耗原本不多的拌和水即自干燥作用，导致大部分水分离开毛细孔，引起自收缩。良好的湿养护，可以从外部补充水分，能够有效降低硅粉混凝土的自收缩。

3、硅粉混凝土容易出现假凝现象，施工时的工序衔接必须非常紧凑，振捣需有规律地进行，否则极易因为假凝现象发生漏振。

4、随着更高减水率外加剂的出现，硅粉的掺量能否控制在5％左右，这样，既可以降低因过多硅粉引起混凝土的自收缩变形，又可保证强度和耐久性，同时节约成本，这是今后在施工中需要探索解决的问题。

参考文献：

1,吴九懿.抗渗混凝土施工技术控制.中南公路工程,2003(3)

2,徐汉丰,鹿立云.混凝土新材料新技术.南京水利科学研究院培训教材,1999

3,交通部第二公路勘察设计院.公路工程水泥混凝土试验规程.人民交通出版社,1994