高性能混凝土(修)

三120mm三C45新拌混凝土氯離子含量<0.10%抗氯離子滲透性(三120mm三C45新拌混凝土氯離子含量<0.10%抗氯離子滲透性(28天)<1000庫侖氯離子擴散系數(shù)(90天)<1.5X10-12m2/s1高性能混凝土指標有關規(guī)定《海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標準》(JTS257-2-2012)規(guī)定，海水環(huán)境鋼筋混凝土的電通量最高限值為1000C,對摻加粉煤灰或?；郀t礦渣粉的混凝土，應按標準養(yǎng)護56天齡期的試驗結(jié)果評定，對于設計使用年限超過50年的工程，宜測定高性能混凝土的擴散系數(shù)?！逗８酃こ探Y(jié)構(gòu)防腐蝕技術規(guī)范》(JTJ275-2000)規(guī)定，對于摻加粉煤灰或?；郀t礦渣粉的混凝土，電通量可按90天齡期試驗結(jié)果評定。但這兩本規(guī)范均未對混凝土吸水率和滲水深度作出具體規(guī)定(一般電通量指標為1000C，可滿足要求)此外，《海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標準》(JTS257-2-2012)對海工高性能混凝土的用水量、膠凝材料用量、水膠比等做出規(guī)定，最低膠凝材料用量浪濺區(qū)不宜小于400kg/m3，其它區(qū)域不宜小于380kg/m3，且膠凝材料最高用量均不宜超過500kg/m3；用水量宜控制在130kg/m3?180kg/m3；水膠比最大允許值浪濺區(qū)應為0.35,其它應為0.40；對于I或II型硅酸鹽水泥?；郀t礦渣粉摻量為50%?80%。2國內(nèi)重大工程高性能混凝土技術指標洋山深水港設計使用年限為50年，而東海大橋設計使用年限為100年，28天的電通量均要求不大于1000C，并提出了90天氯離子擴散系數(shù)要求。杭州灣大橋和青島海灣大橋的設計使用年限均為100年，對混凝土氯離子擴散系數(shù)提出要求。具體性能指標：洋山深水港工程：膠凝材料 三400kg/m3水膠比 <0.35坍落度強度等級東海大橋工程：混凝土設計強度等級C40混凝土設計強度等級C40<1000庫侖<1000庫侖W1.5X10-i2m2/s<0.10%C35<2.5X10-12m2/s<0.10%C45<1.5X10-12m2/s<0.10%F300氯離子電滲透試驗（28d）氯離子擴散系數(shù)（90d）新拌混凝土氯離子含量3）杭州灣大橋工程混凝土設計強度等級氯離子擴散系數(shù)（7W）新拌混凝土氯離子含量4）青島海灣大橋混凝土設計強度等級氯離子擴散系數(shù)（7W）新拌混凝土氯離子含量抗凍性3本工程耐久性指標及驗算3.1本工程耐久性指標而本工程采用礦渣水泥配制海工高性能混凝土，且設計使用年限為20年，根據(jù)國內(nèi)有關標準和重大工程高性能混凝土技術要求，可按56天齡期電通量進行試耐久性評定，電通量不大于1000C。3.2設計使用壽命驗算（1）海工混凝土使用壽命的定義混凝土中的鋼筋的腐蝕發(fā)展過程可分為誘導期、擴展期和加速腐蝕期，如圖1所示。各階段分別說明如下：圖1海工混凝土腐蝕破壞過程示意圖誘導期t1——混凝土中鋼筋表面處氯離子濃度較低，在強堿性環(huán)境中鋼筋表面有一層鈍化膜，鋼筋處于鈍化狀態(tài)。隨著時間的推移，周圍環(huán)境中的氯離子逐漸進入混凝土中，鋼筋表面氯離子濃度也漸漸變高，當氯離子濃度達到一定濃度時鋼筋表面的鈍化膜被破壞，鋼筋處于活化狀態(tài)，此氯離子濃度即所謂“氯離子濃度臨界值”。這一階段就是誘導期。擴展期t——活化狀態(tài)的鋼筋在水和氧的作用下被氧化、銹蝕，直至混凝土2開裂，此階段稱為擴展期。加速腐蝕期t3——混凝土開裂后，進入加速破壞期，通水、通氧條件更好了，環(huán)境中的氯離子也更易于進入，鋼筋的銹蝕速度大大提高，構(gòu)件破壞加劇，最終因鋼筋截面縮小、混凝土蹦落而失效，結(jié)構(gòu)報廢。海港工程一般將(t]+t2)的時間定義為安全使用壽命。即通常所說的“不維修使用年限”是誘導期(t])、擴展期(t2)之和。誘導期的計算原理對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)誘導期的計算，國際上通用的方法是采用費克第二定律(Fick's2ndLaw)，其表達式為：xC(x,t)=C-(C-C)erf(=) (1)ssi'4DT' t式中：C(x,t)——在時間t深度x處的氯離子濃度；Cs——暴露表面上的邊界氯離子濃度；Ci——混凝土中原始氯離子濃度；x——暴露面以內(nèi)的深度；D——氯離子有效擴散系數(shù)；t——混凝土暴露于海洋環(huán)境的時間，即使用壽命；erf(z)——誤差函數(shù)。根據(jù)美國Life-365，考慮溫度影響的混凝土擴散系數(shù)可按下式計算：U(1 1)D二D-exp一-— (2)式中：D—在時間t和溫度T時的擴散系數(shù)；tD—在某一參考時間t和溫度T時的擴散系數(shù);ref ref ref

U—擴散系數(shù)過程的激發(fā)能量（35000J/mol）R—空氣常數(shù)，取8.314J/K/mol；T—參考溫度（K），取273K；refT—環(huán)境溫度（K）。按照美國Life-365有關文獻資料，混凝土擴散系數(shù)是不斷衰減的，經(jīng)暴露試驗和回歸分析，衰減的擴散系數(shù)與初始擴散系數(shù)之間關系可按下式計算：mDe=DmDe=Det reft3）式中：De—混凝土暴露試件在暴露試件t時測定的擴散系數(shù)tDe—混凝土暴露試件在某一參考試件點t「上的參照擴散系數(shù)

ref refm—為衰減系數(shù)美國Life-365壽命預測軟件衰減系數(shù)m推薦值可按表1取值。表1美國Life-365壽命預測軟件衰減系數(shù)m的推薦值混凝土種類m值備注普通混凝土m二0.20摻粉煤灰F（礦渣粉K）或兩者混摻混凝土/F k、m二0.20+0.4|——+——(50 70丿F為粉煤灰產(chǎn)量的百分比值，如摻40%粉煤灰，則F=40。粉煤灰最大摻量為50%,礦粉最大產(chǎn)量為70%。如超過此值，則取最大值。摻加硅灰混凝土m二0.20認為摻加硅灰混凝土在早期（28點或902天）時擴散系數(shù)已經(jīng)衰減，后期與普通混凝土一致。（3）計算結(jié)果按照56天混凝土電通量小于1000C，混凝土擴散系數(shù)可取4.5X10-i2m2/s,混凝土原始氯離子濃度Ci取0.1%，海水表面氯離子濃度Cs取1.0%，臨界氯離子濃度取0.05%,鋼筋保護層厚度為70mm，礦渣摻量區(qū)70%，考慮混凝土擴散系數(shù)衰減，環(huán)境溫度取28°C，采用計算軟件，可按費克第二定律計算出氯離子擴散誘導期，誘導期為28年，計算如圖2所示。此外，高性能混凝土氯離子滲透電量僅為普通混凝土的十分之一，混凝土保護層為70mm時，估計其中鋼筋的銹蝕擴展期為20年。因此，推算高性能混凝土設計使用年限為48年，遠大于20年的設計要求。4提高混凝土性能的主要途徑現(xiàn)有混凝土強度等級為C40和C50，目前混凝土主要配制參數(shù)為：168kg/m3?180kg/m3；膠凝材料用量425kg/m3?180kg/m3；礦渣摻量為40%和70%為應采取技術措施，滿足混凝土抗壓強度和耐久性的要求：（1）抗壓強度從混凝土試驗來看，4天強度達到46%抗壓強度等級46%，不能滿足要求，現(xiàn)在配制混凝土用水量168kg/m3?180kg/m3，用水量偏大，為提高早期強度，主要途徑：1） 采用高效減水劑，降低用水量，用水量宜控制在1600kg/m3以下；2） 改善石子的級配，石子最大粒徑增大到25mm，也可降低用水量；3） 國內(nèi)礦渣水泥?；郀t礦渣粉在20%?50%（A型）或50%?70%（B型），現(xiàn)在水泥礦渣水泥摻量為70%或40%，40%摻量可能偏低，70摻量也可能偏高，適當控制礦渣水泥摻量，保證混凝土早期強度和耐久性。4） 在滿足坍落度損失的條件下，適當降低緩凝劑的用量。（2）電通