防腐混凝土在巖土工程施工中的應(yīng)用二

防腐混凝土在巖土工程施工中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)防腐主要從混凝土內(nèi)部闡述其腐蝕性,并通過(guò)摻入外加劑進(jìn)行有機(jī)補(bǔ)償,使其應(yīng)用于各種抗裂防滲混凝土,尤其適用于與防水有關(guān)的地下、水工、海工、地鐵、隧道和水電等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程。0引言

建筑結(jié)構(gòu)防腐與裂縫控制是一個(gè)系統(tǒng)工程,近10年來(lái),我國(guó)工民建向長(zhǎng)期化、復(fù)雜化發(fā)展,商品混凝土普及應(yīng)用,混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C30向C50發(fā)展,這些因素導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的機(jī)率增多。

大多數(shù)土壤中都含有一些硫酸鹽,若硫酸鹽濃度低,則對(duì)混凝土不會(huì)產(chǎn)生太大的影響;若硫酸鹽濃度高,則可對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的地下部分,如橋梁、隧道、涵洞和房屋的基礎(chǔ)產(chǎn)生顯著的破壞作用。這種破壞可能以膨脹形式出現(xiàn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)位移。硫酸鹽膨脹也可使混凝土中的水泥水化產(chǎn)物喪失膠凝性,呈酥松狀或糊狀。我國(guó)隧道工程中也常遇到硫酸鹽濃度高的地質(zhì)環(huán)境。

本項(xiàng)工程為福建省某礦業(yè)公路改線工程,長(zhǎng)度為5.488正線公里,位于兩礦隧道之間,附近是礦區(qū)蓄水區(qū),蓄水后將形成一個(gè)污水水庫(kù),庫(kù)內(nèi)為酸性水。設(shè)計(jì)文件說(shuō)明:段內(nèi)地表水為永坎銅礦水庫(kù)庫(kù)內(nèi)及排出的溝水,根據(jù)與原既有線定測(cè)水質(zhì)分析結(jié)果,水質(zhì)屬SO42-、K+、Na+、Ca2+型水,對(duì)混凝土有強(qiáng)酸性和強(qiáng)溶出型及中等硫酸侵蝕性,礦區(qū)排出的水硫酸根含量達(dá)1200mg/L,具有強(qiáng)腐蝕性。在附近流經(jīng)線路的溝水,水質(zhì)屬HCO3-·Cl--K++Na+型水,對(duì)混凝土具有中等溶出型和弱酸性侵蝕。為此設(shè)計(jì)要求橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)及地面上2m以下部分的墩身,涵洞基礎(chǔ)及邊墻以及2號(hào)隧道的混凝土均采用防腐混凝土。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)說(shuō)明,我們?cè)谝贿M(jìn)場(chǎng)就進(jìn)行施工調(diào)查,首先對(duì)各作業(yè)點(diǎn)的地表水進(jìn)行隨機(jī)取樣,及時(shí)送實(shí)驗(yàn)中心及衛(wèi)生防疫站進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)分析,化驗(yàn)結(jié)果水質(zhì)呈酸性,并將水質(zhì)報(bào)告送至有關(guān)部門,經(jīng)確認(rèn)其侵蝕程度為中等侵蝕。1硫酸鹽腐蝕機(jī)理

硫酸鹽腐蝕是指環(huán)境中的SO42-與硬化水泥漿的某些組分(水化硫鋁酸鈣、氫氧化鈣)起化學(xué)反應(yīng),生成二水石膏或鈣釩石,其相同體積比反應(yīng)物增加1倍多,在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力,造成混凝土膨脹開裂以至毀壞。

環(huán)境水中的SO42-含量不同,能使硬化水泥漿產(chǎn)生不同性質(zhì)的腐蝕,當(dāng)SO42-濃度較低時(shí),它使硬化水泥漿產(chǎn)生硫鋁酸鈣腐蝕,當(dāng)SO42-濃度>1000mg/L時(shí),除了硫鋁酸鈣腐蝕外,還會(huì)產(chǎn)生石膏型的腐蝕。

從腐蝕的實(shí)際過(guò)程來(lái)看,硫鋁酸鈣腐蝕是由于生成鈣礬石,最初使硬化水泥漿變成密實(shí),強(qiáng)度增加。但隨著鈣礬石生成量的繼續(xù)增多,產(chǎn)生局部膨脹壓力,使結(jié)構(gòu)脹裂,強(qiáng)度下降而破壞,在遭受硫鋁酸鈣腐蝕的試體上面可看到較大裂縫,而石膏的腐蝕是先經(jīng)歷一個(gè)強(qiáng)度降低的過(guò)程,繼之膨脹、開裂?；炷梁笃谂蛎洺霈F(xiàn)裂縫,主要原因是:

(1)水泥中游離CaO過(guò)高,Ca(OH)2體積膨脹所致;(2)水泥中MgO過(guò)高,Mg(OH)2體積膨脹所致;

(3)水泥和外加劑堿含量過(guò)高,與集料中活性硅等發(fā)生堿-集料反應(yīng)所致;

(4)有害離子Cl-、Mg2+等侵入混凝土內(nèi)部,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。2防腐混凝土原材料的選擇量芽乎考慮混凝土防泳腐主要是材料梯的耐久侍性僑,決因?yàn)槟途眯詫?duì)麗結(jié)構(gòu)的維修和誓更新費(fèi)雕用微,黎有重大經(jīng)濟(jì)意胡義。耐久性被瓶定義為材料在嘩給定的環(huán)境條盆件下的使用年喂限。一桶般叢,購(gòu)密實(shí)的或不透唯水的混凝土具拾有長(zhǎng)期的耐久維性皇,滿而取決于它的挨配合比、搗實(shí)冬的程度和養(yǎng)護(hù)膽及正常環(huán)境的或溫度和濕度。輔鋒璃在以往工程中督采用抗硫酸鹽肌水泥配制防腐域混凝土。但由移于抗硫酸鹽水泥泥作為特種水千泥花,叔目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)獲廠家生產(chǎn)規(guī)模漿較富小謊,瞧并受工藝、運(yùn)模距、數(shù)量、價(jià)扮格較高等因素冤影儀響羽,壽制約了防腐混鴿凝土商品化的幸發(fā)展。而我們汁利用普通硅酸賽鹽水泥雞和掌NF-姐C杏耐腐蝕防水劑壓和優(yōu)質(zhì)粉煤丈灰懇,干配制防腐混凝劇土并應(yīng)用到永栽坎銅礦改線工猶程垂上斷,診既解決了混凝名土的防腐問(wèn)晝題拼,視又降低了混凝西土成鼻本舟,勤取得了較好的畫經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效彼益。2.1水泥垂港答國(guó)內(nèi)外有關(guān)資汽料的分析表荒明閥,胸在水泥的各個(gè)由主要礦物組成斬中連,C梢3A銷的含量大小對(duì)腔水泥的抗硫酸花鹽侵蝕能力影晝響最說(shuō)大醋,駱其次取決令于丘C3粘S梅含量。揭愛且表女1報(bào)為水泥中各主辟要礦物的含量流對(duì)抗硫酸鹽性仙能的影響。端松守水泥用量增加貫可提高混凝土煙密實(shí)撥度雹,警從而可以提高躬混凝土的抗硫襯酸鹽性能燒。烏貍rbec書k博對(duì)加利福尼亞洞州薩拉曼都硫襖酸鹽土隨壤油(快含弄10%Na2少SO4尚)圾中的混凝土試莫件進(jìn)行長(zhǎng)期研虎究膽,食其結(jié)果見遭圖襯1楊。央競(jìng)?cè)饛呐飯D規(guī)1會(huì)可飲見輕,握當(dāng)水泥用量為哄225kg園/m柱3階和版310kg帆/m昂3網(wǎng)時(shí)庭,扮硫酸鹽溶液對(duì)辰混凝土的破壞棚程度隨犯著睛C繪3A賽的增加而增滾大班,享但當(dāng)水泥用量秤達(dá)鄉(xiāng)390kg償/m考3列時(shí)絲,艇硫酸鹽溶液對(duì)朋混凝土的破壞稅隨紙著津C孤3A保含量的增加而睡只有稍微增加都。墾AST康M錄標(biāo)準(zhǔn)倘的醉5行種水泥中除早久強(qiáng)型水泥名外霧,網(wǎng)Ⅰ電、耍Ⅱ群、歷Ⅲ窄和甩Ⅴ擺型水逐泥攪(杰水泥頃中豐C辨3A錫含量分別堡為拉10現(xiàn)%物、坡4脹%季、坦8員%士和滔3%坊)岡混凝土的破壞謎幾乎為零。這休說(shuō)明高水泥用會(huì)量會(huì)顯著地增蔬強(qiáng)混凝土的抗垂?jié)B著性包,衛(wèi)進(jìn)而提高混凝旗土的抗侵蝕能嚇力。防腐混凝匙土使用的水泥交除物理性能滿疾足標(biāo)準(zhǔn)要求鍬外晶,堡其寺C挽3A挪含量不超踏過(guò)相8%版,記同時(shí)為防止堿莖集料反黎應(yīng)憲,鉆應(yīng)盡量采用低崗堿水處泥刻,勿我們選用減了窗“痕科董華股”辱牌柳P.O32.蜘5戰(zhàn)水泥。巨2.2趣轟粉煤灰的猴玩在本項(xiàng)的混凝爛土施工過(guò)程泛中型,頭摻入一定量的塔粉煤蔬灰?guī)?銹這樣可改善混雀凝土的抗腐蝕垮性研能蒙,竿因?yàn)槭紫扔没鸺交屹|(zhì)混合材酒將降低水泥中鄉(xiāng)的潮C遞3A厚和某C3砍S招的含有量燥,海相當(dāng)于在混凝釘土中所用的膠纏結(jié)材料是殿低先C余3A妹和癥低淺C3底S拿的水泥。其次詞這些火山灰質(zhì)稼混合材的水泥尸水化過(guò)程中產(chǎn)徑生詞Ca(OH)晶2本,衡引起化學(xué)反應(yīng)罵生蹈成欣C-S-靠H魔凝物膠湯,窮除了消除一部掛分亡Ca(OH)蘆2崖外遷,格還能提高強(qiáng)度廢。刑Ca(OH)嚇2足的消除將減輕圍其膨脹危蛾害球,裳強(qiáng)度的提高則揮能限制其膨脹辰。故C-S-伏H叉凝膠的產(chǎn)生使麥結(jié)構(gòu)致伯密四,趴降低繡了各SO4咱2-袋滲透進(jìn)混凝土朋的能力。所以裁我們選用了江放西貴溪電廠舌Ⅱ回級(jí)粉煤灰。2.3砂餡渡頃為降低混凝土鉆中浙的斬Cl躁-彩含懸量仙,砌我們選用了級(jí)止配良好、含泥五量等符合標(biāo)準(zhǔn)凡的中砂。2.4卵石沖攻壓通川常探,威天然礫石呈圓專形媽,應(yīng)具有光滑的表治面結(jié)刊構(gòu)涼;順破碎的巖石表心面具有粗糙結(jié)岡構(gòu)邊,半粗糙度取決于婦巖石類型及所勻選擇的破碎設(shè)儀備。破碎的骨耍料可以含有相匠當(dāng)數(shù)量的扁平輩和長(zhǎng)條顆節(jié)粒忙,螺這類顆粒對(duì)混熊凝土許多性質(zhì)疲起不良影響。叨呈高度蜂窩狀艦的浮石輕骨料歲同樣呈多角形踐和粗糙結(jié)疏構(gòu)除,退但陶?；蝽?yè)巖卸輕骨料通常呈鎮(zhèn)圓形和光滑結(jié)藥構(gòu)。為提高混頃凝土密實(shí)班度繁,爭(zhēng)我們選襖用粱0.5~殘4.0cm益連續(xù)級(jí)配卵石察配制防腐混凝分土。鼓2.5追指防腐劑釣徑淹為了抑制混凝收土的侵配蝕鄉(xiāng),鎮(zhèn)并對(duì)市場(chǎng)上的哲調(diào)演查交,尿我們選定咱了笑NF-簡(jiǎn)C奇耐腐蝕防水望劑廊,紀(jì)此劑具有一定憶的引氣和減水選功榮能屬,虎降低了混凝土吃的用水餃量慈,嶄在混凝土中形泥成大量的密閉出、均勻的微氣府孔柱,暴改善了混凝土寧的孔結(jié)白構(gòu)慚,盒提高了混凝土相的密實(shí)度。問(wèn)3竊震防腐混凝土配慧合比設(shè)計(jì)療流徐根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明貴及現(xiàn)場(chǎng)取樣的概水質(zhì)分析報(bào)告爬來(lái)確定混凝土偷配合比設(shè)計(jì)的扛防腐等詞級(jí)魚,掠高水泥用量低琴滲透性的混凝溝土具有較高的涌抗硫酸性恨能撞,芝因此在混凝土牲施工過(guò)程中應(yīng)輸盡量提高其抗局滲性。除了增誰(shuí)加京水泥用量畏外毒,巧另外一個(gè)重要無(wú)措施就是降低貿(mào)水灰恨比狹,蟻一般情況水灰醒比低則混凝土沫致規(guī)密雞,蘿抗?jié)B性也相應(yīng)荒地提高津。柳聞3.1騎染按試配強(qiáng)度計(jì)鋼算水灰比窗惰拿按《公路混凝殿土與砌體工程誰(shuí)施工規(guī)范殊》丑(TB102陷10-200攤1/J118動(dòng)-2001徒)壇中仍表籃C.0.顛2舍環(huán)境水對(duì)混凝殲土侵蝕類型及已侵蝕程度的判隊(duì)斷的判定規(guī)劉則臉(短見蛋表新2)付,燥永坎銅礦改線覽工程的地表水謹(jǐn)水質(zhì)屬中等侵忘蝕火,迎所以根據(jù)嗓表蟲C.0.針3?；炷潦芰蛩崧欲}、鹽類結(jié)晶匠或溶出型侵蝕膠的防護(hù)措施的循規(guī)喘定襯(斑見運(yùn)表塞3)愈,抬其最大水灰比鴉應(yīng)小追于于0.50云,舊要求抗?jié)B等牢級(jí)腦≥卵P稀8浙。衛(wèi)3.2窯朽計(jì)算水泥用量柔、粉煤灰用量粥氧收根據(jù)防腐混凝竹土施工工藝要我求確定坍落度精為壇30~滑50mm犁。通過(guò)混凝土禍拌合物性能試狗驗(yàn)選擇用水量鋪171kg獸/m殲3午。粉煤灰采用單外加曲法爆,連摻入量為水泥虹用量瓦的冊(cè)30添%云。風(fēng)企遵水泥用弊量谷CO=171關(guān)/0.43=拆398kg跟。脆薄班粉煤灰用騾量暗Fm=C0×疲30%=39走8×30%=蠢119kg勁。準(zhǔn)3.3南蹄計(jì)算砂石用量別有就按假定容量法想2400kg保/m設(shè)3妻計(jì)巾算圾,睬砂率饒取概38.0摸%懲。冰銷貫砂用守量零Sm=春558kg芽,象石用訂量遷G0=113傳6k粉3.4騰富計(jì)算外加劑用對(duì)量鵝鵲脾按計(jì)算的水泥黎用遇量底C劇0柿計(jì)算外加劑用扎量支,蹄按渠8妄%愛最佳摻量摻入艘。廚3.5躬?jiǎng)Ω鶕?jù)實(shí)測(cè)容重服調(diào)整混凝土的死原材料用量溜4榜泥正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)提4.1叉滲選擇因素水平灶敢松因素水平詳見丑表襯4腦。妙相漏由極差大小可脆知托:NF-謠C狠耐腐蝕防水劑涼對(duì)混凝土抗壓林強(qiáng)度的影響最鬧大鉆,府粉煤灰對(duì)混凝馳土抗壓強(qiáng)度的鴿影響次之。計(jì)經(jīng)算表脖明倉(cāng),豆A頭因素折和造B裂因素三個(gè)水平調(diào)測(cè)值的航和苗,父均以第一水平畏為最練大蘋,貧即粉煤灰摻量救越厭小卻,NF-延C史耐腐蝕防水劑域摻量最佳睛時(shí)蘆,虛混凝土抗壓強(qiáng)矛度越大。墾4.狐2賞正交試驗(yàn)結(jié)即果與極差分析船L9(3語(yǔ)4攏)趕正交試驗(yàn)結(jié)果灑及極差分析詳梨見流表劑5壟。么4.3功嚇?lè)讲罘治隽舸臠9(3蘿4風(fēng))識(shí)正交試驗(yàn)結(jié)果叛及方差分析詳尊見瞎表咐6噸、吐表決7牽。它上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)斃分析表蛙明境,NF-盲C罩耐腐蝕防水劑罵和粉煤灰對(duì)混誠(chéng)凝土抗壓強(qiáng)度過(guò)的影響均是顯盞著的。且國(guó)內(nèi)備外大量試驗(yàn)已趟經(jīng)證明粉煤灰撫的活性一般在最后期得到發(fā)按揮燙,焰它對(duì)混凝土的挑后期強(qiáng)度有較便大貢廚獻(xiàn)個(gè),箏有利于后期強(qiáng)冊(cè)度的發(fā)展。所咳以本次試驗(yàn)沒(méi)衣有再糾取乒6度0聞天巷和艇9佛0哪天齡期的抗壓壇強(qiáng)度來(lái)驗(yàn)證這據(jù)一點(diǎn)睜。鍬錘5末衣?lián)v實(shí)和養(yǎng)護(hù)叮鍋棵正確搗實(shí)可提犁高混凝土的密含實(shí)陽(yáng)度筆,銜避免過(guò)振而使尊浮漿過(guò)患厚侵,教確保抹壓及時(shí)含不出現(xiàn)塑性裂偶縫畝,水同時(shí)認(rèn)真對(duì)施穴工縫和細(xì)部結(jié)拖構(gòu)進(jìn)行微處針理愚,恰可阻三止廉SO4私2-希向混凝土內(nèi)部喉滲星透迅,皂而潮濕養(yǎng)護(hù)則汽是混凝土強(qiáng)度崖發(fā)展的重要因癢素是,交對(duì)于摻礦物摻權(quán)合料特別是摻辮粉煤灰的混凝諸土騾,絞更應(yīng)該加強(qiáng)潮郵濕養(yǎng)護(hù)。負(fù)荷因施工過(guò)程中由卸于混凝土保溫早、保濕養(yǎng)護(hù)不遲到咬位傅,奧容易產(chǎn)生收縮歌裂縫。特別是吵露天構(gòu)筑驟物拔,繼盡管當(dāng)?shù)貪穸仁澈懿即笃?壟但是由于吹風(fēng)鍋影須響功,席加速了混凝土謀水分蒸發(fā)速債度糾,短亦即增加干縮概速刺度逝,認(rèn)容易引起早期禍表面裂伶縫耳,碑這也是夏季比辨秋季、南方比恥北方出現(xiàn)結(jié)構(gòu)兼裂縫較多的原漢因。不少結(jié)構(gòu)能在澆注完娛了視3~唉6百個(gè)搞月展,樂(lè)甚至偉在跪1~支2紅年內(nèi)出現(xiàn)裂錢縫異,浙除荷載問(wèn)題貸外仿,肉主要還是環(huán)境休溫度和風(fēng)速引量起的收縮變形殊所致。有些基御礎(chǔ)不及時(shí)復(fù)默土濱,誕出入口長(zhǎng)期敞醉開裁,愿局部防水層破嘆壞不及時(shí)修啞補(bǔ)姥,測(cè)這些與施工和畝建設(shè)方對(duì)結(jié)構(gòu)獲維護(hù)缺乏認(rèn)識(shí)突有關(guān)。因相此干,桿在施工和使用硬過(guò)程截中沸,崖我們重視已澆頌結(jié)構(gòu)的保溫、愉保濕維護(hù)工時(shí)作攀,乞除確保其強(qiáng)度迷達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度次等找級(jí)枕100濁%尼外鍛,掏盡量減折少再“詢熱脹冷灣縮顆”趁之影響。6應(yīng)用效果劈袖番在施工過(guò)程中指我們對(duì)防腐混承凝土的試件進(jìn)群行了抗?jié)B試房驗(yàn)而,揪水壓力加研至負(fù)1.1kP戰(zhàn)a胸時(shí)朗,統(tǒng)試件均未出現(xiàn)幕滲頸水否,愉其抗?jié)B等級(jí)全么部能夠滿足設(shè)夸計(jì)要墾求遲,丙同時(shí)其相對(duì)應(yīng)捐的混凝土試件協(xié)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度其試零驗(yàn)?zāi)?渾其強(qiáng)度等級(jí)也促達(dá)到了設(shè)計(jì)要閃求。該防腐蝕斗堵漏效果工程辯完斬成么2培年后回胳訪晝,趙防腐蝕堵漏效魚果顯著而無(wú)任委何新的問(wèn)題產(chǎn)譯生。7結(jié)語(yǔ)恭席吹通過(guò)對(duì)混凝