平潭某工程基礎(chǔ)地下室的混凝土耐久性設(shè)計(jì)平潭遠(yuǎn)大混凝土

1、平潭某工程基礎(chǔ)地下室的混凝土耐久性設(shè)計(jì)平潭遠(yuǎn)大混凝土一、工程概況本工程建筑場(chǎng)地位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)金井彎片區(qū)，靠近海邊。建筑物一幢12 層的主樓和 3 層的附屬樓，建筑高度57 米，設(shè)置地下室一層。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50 年。上部結(jié)構(gòu)采用框架 =剪力墻結(jié)構(gòu)，下部基礎(chǔ)采用沖鉆孔灌注樁。建筑 +0.000 的黃海標(biāo)高為 5.85m, 地下室頂板標(biāo)高 -0.60m，底板標(biāo)高為 -6.0m 。二、地質(zhì)情況場(chǎng)地地貌單元主要為沖淤積平原地貌，工程地質(zhì)分區(qū)為淤積，沖積區(qū)。按地下水的賦存條件及水力特征主要為淺部填土（石）層中的上層滯水及場(chǎng)地下部的巖層空隙 - 裂隙承壓水?？辈槠陂g測(cè)得的地下水位為上層滯水水位，

2、水位受地表水， 大氣降水及臨時(shí)施工排水的影響較大。勘查期間測(cè)得的地下水位埋深 0.3-2.6 米。3-5 年水位變化幅度約為 3 米。場(chǎng)區(qū)地下（表）水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，按地層滲透性對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性， 在長(zhǎng)期浸水條件下對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有弱等腐蝕性， 在干濕交替條件下對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具有中腐蝕性。具體分析結(jié)果詳見下表：三、地下環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的影響影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素主要有混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)在因素和外部環(huán)境因素兩方面。 內(nèi)在因素主要為混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度、 水灰比、密實(shí)度、水泥品種、標(biāo)號(hào)和用量、外加劑類型，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造、混凝土和鋼筋的應(yīng)力大小、裂縫等。外部環(huán)境

3、因素主要為氣候、潮濕、高溫、氯離子腐蝕、化學(xué)介質(zhì)（酸、鹽、海水堿類等）腐蝕，還有凍融、磨損破壞等，環(huán)境不同影響程度不同。3.1有害物質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕硫酸鹽對(duì)混凝土的腐蝕硫酸鹽腐蝕主要是因?yàn)槟軌蚺c混凝土中水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng) , 生成體積膨脹性侵蝕產(chǎn)物 , 如鈣礬石結(jié)晶， 石膏結(jié)晶，結(jié)晶體引起混凝土體積膨脹， 導(dǎo)致混凝土開裂 , 破壞混凝土與鋼筋的粘結(jié) , 甚至使混凝土表層脫落 , 失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。鎂鹽對(duì)混凝土的腐蝕水泥石主要膠凝物質(zhì)是硅酸鈣和鋁酸鈣，均需要相應(yīng)的穩(wěn)定堿度，如果介質(zhì)中的堿度不斷的下降， 則所有水硬性膠凝物質(zhì)將會(huì)分解為毫無膠凝作用的硅膠和鋁膠， 從而使混凝土潰散。 鎂離子

4、還能置換混凝土中水泥水化產(chǎn)物中的鈣， 形成可溶性或軟體物， 使混凝土喪失強(qiáng)度，構(gòu)成所謂的分解性腐蝕。氯鹽對(duì)混凝土的腐蝕氯離子也會(huì)與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成CaCl2，將降低混凝土的堿度 ,CaCl2 將被溶出，也是引起混凝土潰散的原因之一。3.2有害鹽對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕水泥在水化過程中，可產(chǎn)生一定量的氫氧化鈣，使混凝土保持高堿度。水泥水化的高堿度，使鋼筋表面生成一層氧化物保護(hù)膜，或稱“鈍化膜”，從而使鋼筋免受腐蝕。鋼筋銹蝕首先是鋼筋表面氧化物保護(hù)膜的破壞，目前的研究認(rèn)為鋼筋“鈍化膜”的破壞主要是兩個(gè)方面：一是氯離子的侵入， 二是混凝土保護(hù)層的碳化。氯離子引起銹蝕的破壞機(jī)理是氯離子擴(kuò)散，滲透到鋼

5、筋表面，當(dāng)它吸附于局部“鈍化膜”時(shí)，可使該處的PH值迅速降低，于是該處的“鈍化膜”就被破壞了。混凝土的碳化是大氣中CO2，水，和混凝土的氫氧化鈣化學(xué)反應(yīng)，使 PH值降低，此時(shí)，鋼筋銹蝕就是不可避免的。一般來說，由碳化引起的鋼筋銹蝕進(jìn)程比較緩慢，而由氯離子侵入引起的鋼筋銹蝕進(jìn)程很快。四、本工程基礎(chǔ)地下室的混凝土耐久性設(shè)計(jì)本工程地下結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)主要考慮水中硫酸根離子和氯離子對(duì)混凝土及鋼筋的腐蝕。 本工程耐久性防腐設(shè)計(jì)主要依據(jù)工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB 50046-xx），同時(shí)參考混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB/T 50476-xx ）進(jìn)行。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范本工程地下室及基礎(chǔ)受到

6、（除冰鹽等其他氯化物環(huán)境- 氯鹽引起鋼筋銹蝕） 和（化學(xué)腐蝕環(huán)境 -硫酸鹽等化學(xué)物質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕）環(huán)境類別共同作用。環(huán)境作用等級(jí)分別為-D( 嚴(yán)重）和 -C( 中度）。因此本工程從結(jié)構(gòu)構(gòu)造和裂縫控制、混凝土材料、混凝土施工等方面進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。4.1結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和裂縫控制直線型構(gòu)件最小截面的最小邊長(zhǎng)不小于保護(hù)層厚度的6 倍；曲線形構(gòu)件最小截面最小曲率半徑不小于保護(hù)層厚度的3 倍。結(jié)構(gòu)的構(gòu)造應(yīng)有利于減小結(jié)構(gòu)變形而引起的約束應(yīng)力，結(jié)構(gòu)的變形縫，施工縫位置應(yīng)盡量避開可能遭受最不利局部腐蝕性環(huán)境作用的部分。目前研究認(rèn)為，保護(hù)層厚度是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最主要因素之一，增大保護(hù)層厚度可以推遲鋼筋鈍化膜

7、破壞的時(shí)間， 同時(shí)增加混凝土抵抗鋼筋銹蝕造成的脹裂的能力?；炷帘Ｗo(hù)層厚度越大，氯離子擴(kuò)散到鋼筋表面的時(shí)間就越長(zhǎng)，鋼筋開始銹蝕的時(shí)間就越長(zhǎng)，同時(shí)，鋼筋銹蝕所需要的水， 氧氣等物質(zhì)進(jìn)入鋼筋表面的時(shí)間也越長(zhǎng)。由此可以看出混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋的保護(hù)作用是其他保護(hù)措施所無法取代的，進(jìn)而對(duì)整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也是至關(guān)重要的。 本工程樁基設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了這一原則。本工程樁基采用沖鉆孔灌注樁。規(guī)范規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于 C35，混凝土保護(hù)層厚度不小于 55mm，考慮到日后樁基所處的工作環(huán)境及對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的重要性，樁基采用抗?jié)B S10，C40混凝土，樁基混凝土保護(hù)層厚度要求不小于 85mm。底板及外墻保護(hù)層厚度不小于50mm。嚴(yán)格控制鋼筋混凝土表面裂縫寬度。外墻、底板，暴露面上的分布鋼筋配筋率（單位長(zhǎng)度內(nèi)一側(cè)分布鋼筋面積 mm2/mm與 0.5h 之比，其中 h 為構(gòu)件厚度，當(dāng) h 大于 500mm時(shí)按 500mm計(jì)算）不宜低于 0.6 （用鋼筋時(shí)）、 0.5%(H 及鋼筋 ) 和 0.4%（級(jí)鋼筋），分布鋼筋間距不宜大于150mm。同時(shí)嚴(yán)格控制理論計(jì)算混凝土表面裂縫寬度不大于 0.2mm。4.2混凝土材料的設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性性設(shè)計(jì)與施工指南推薦使用大摻量礦物摻合料高性能混凝土， 本文認(rèn)為在條件都允許的條件下應(yīng)優(yōu)先采