混凝土结构耐久性浅谈.doc

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1、 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2013年 11 月 14 日内容摘要混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点,而成为重要的建筑材料,其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料,其在给人类带来巨大文明进步的同时,也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混凝土由于自身结构材料和使用环境的特点,还存在着严重的耐久性问题,已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此,提高混凝土的耐久性是实现混凝土环保化、节约

2、化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义,并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。关键词：耐久性；混凝土；影响因素目 录内容摘要I引 言11 绪论21.1 混凝土耐久性问题的提出21.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土结构耐久性问题的分析32.1 混凝土冻融破坏32.1.1 破坏机理32.1.2 影响因素42.2 混凝土渗透破坏42.2.1 破坏原因42.2.2 影响因素52.3 碱骨料反应52.3.1 破坏原因52.3.2 影响因素62.4 混凝土的碳化62.4.1 破坏原因62.4.2 影响

3、因素72.5 钢筋锈蚀72.5.1 破坏原因72.5.2 影响因素82.6 化学侵蚀82.6.1 产生原因82.6.2 影响因素93 提高混凝土耐久性的措施104 案例分析125 结论与展望17参考文献18引 言混凝土结构在其服务使用期间应维持所需的强度和其他功能,混凝土结构还必须能经受住各种各样的侵蚀破坏,这常被称为混凝土具有耐久性。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期，出现如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料

4、的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为各国结构工程师们不容忽视的一个问题。混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。因而混凝土结构的耐久性问题已成为各国结构工程师们不容忽视的一个问题。针对这一问题，各国均提出各种解决方法，其中我国中国工程院院士吴中伟教授提出GHPC

5、（绿色高性能混凝土）的概念在该技术领域属于比较先进的观念。1 绪论1.1 混凝土耐久性问题的提出我国是一个发展中大国，正在从事着为世界所瞩目的大规模基本建设，而财力有限，能源短缺，资源并不丰富，因此科学合理设计，优质的施工质量来提高混凝土结构耐久性及防腐性。延长结构使用寿命是摆在我们面前的一个很重要的课题和任务。强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标，因此以往工程中习惯上只重视混凝土的强度，或片面追求高强度而忽视混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是使用期限内结构保证正常功能的能力，关系到结构物的使用寿命，随着结构物老化和环境污染加重，混凝土耐久性问题已引起了各主管和广大设计施工者们重视。1.2 混

6、凝土耐久性的概念混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土结构耐久性所包含的内容为：抗渗性，指混凝土抵抗液体和气体渗透的能力；抗冻性，指混凝土抵抗冰冻的能力；抗腐蚀性，指混凝土在各种侵蚀性液体和气体中，抵抗侵蚀的能力；混凝土的耐热性，指混凝土在高温作用下，内部结构不遭受破坏，强度不显著丧失，具有一定化学稳定性的性能；碱骨料反应，碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的，即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料，

7、在混凝土浇筑后就会逐渐反应，在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候，工程便开始出现裂缝。2 混凝土结构耐久性问题的分析如上一章所述，混凝土耐久性是指混凝土在实际使用过程中抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。主要包括抗冻性、抗渗透性、抗碱集料反应，抗腐蚀等几个方面。本章将从冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、混凝土的碳化、钢筋锈蚀、化学侵蚀六个方面对混凝土结构发生耐久性失效的原因及影响因素进行论述。2.1 混凝土冻融破坏混凝土冻融破坏是指混凝土在饱水或潮湿的状态下，由于环境中温度的正负变化，导致混凝土内部松弛产生疲劳应力，反复的冻融循环造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破

8、坏现象。混凝土发生冻融破坏后，破坏作用不断积累，裂缝不断扩大和深入，由外向里，直至混凝土破坏，而其现象就是从表层开始向内逐层剥落。当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最终严重影响了结构的长期使用。2.1.1 破坏机理混凝土冻害机理的研究始于20世纪30年代，有静水压假说、渗透压假说等。但由于混凝土结构冻害的复杂性，至今尚无公认的、完全反映混凝土冻害机理的理论。直至现在，被广大科研学者接受的最有价值的解释是静水压假说和渗透压假说的结合，这种结合奠定了混凝土抗冻性研究的理论基础。(1) 静水压假说：硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气

9、泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9，在冰冻过程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀，迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动，必须克服粘滞阻力，因而产生静水压，形成破坏应力。静水压假说能解释成熟混凝土冰冻破坏的许多表现，它在引气混凝土方面的应用也较成功。但从水压力本质来理解它的作用应是瞬时性的，随着时间进展危险理应逐渐消失才对。然而试验说明：混凝土冰冻破坏有时随时间而日益剧烈、严重。在水泥浆冰冻时，水分的运动大多不像通常设想那样，远离冰冻地点而去，而恰恰是趋向冰冻地点；再次冰冻时的膨胀一般情形是随冷却速率增加而下降。这些都是静水压假说难以解释

10、的。(2) 渗透压假说：渗透压假说认为，由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类，大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为0的孔溶液，由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压，小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同形成的。2.1.2 影响因素对于影响混凝土冻融破坏的主要因素总结起来大致有以下四个方面：（1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，导致混凝土的吸水率增大，最终导致混凝土结构冻融破坏严重；（2）孔结构和孔隙特征：连通

11、毛细孔易吸水饱和，使混凝土冻害严重；若为封闭孔，则不易吸水，冻害就小；（3）饱水度：若混凝土的孔隙非完全吸水饱和，冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移，从而降低冰冻膨胀应力，对混凝土破坏作用就小；（4）混凝土自身强度：在相同的冰冻破坏应力作用下，混凝土强度越低，冻害程度就越高。2.2 混凝土渗透破坏混凝土结构的渗透破坏是指气体、液体或者离子等有害介质在混凝土中渗透、扩散或迁移，最终导致混凝土结构受到破坏。混凝土结构发生渗透破坏后，有害介质首先破坏结构表层混凝土，导致混凝土中发生钢筋锈蚀、碱骨料反应等变化，而这些变化多数伴随着体积的膨胀，膨胀产生的应力又使得混凝土进一步开裂，从而进一步加大混凝

12、土的渗透性，使得有害介质的入侵更加迅速，导致混凝土结构循环往复产生更大范围的破坏。因此混凝土的渗透性给有害介质提供了入侵的通道，而有害介质与混凝土发生的破坏性反应则增大了混凝土的渗透性，两者相互促进，最终严重影响混凝土结构的耐久性。2.2.1 破坏原因混凝土具有多种粒径的孔隙，连通的孔隙会成为气体、液体或有害介质进入混凝土的通道，导致混凝土破坏。混凝土的渗透机理是水与混凝土表面接触时，压力差和毛细孔压力不断促使水分向混凝土内部迁移。随着水分迁移的深入，水与毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时，毛细孔压力就会改变方向，阻碍水分的渗出。若压力差大于孔

13、壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土相反的一侧滴出；若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。2.2.2 影响因素影响混凝土渗透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒径、混凝土养护方法、水泥品种、外加剂等因素。具体影响情况为：（1）混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量，进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小，混凝土越密实，其抗渗性越好，反之亦然。（2）由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能越差；（3）蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。

14、在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂缝，因而降低混凝土的抗渗性。而在潮湿环境中或水中硬化的混凝土，不但总孔隙率降低，而且孔径也较小。这就增加了混凝土密实性，提高了混凝土的抗渗性；（4）水泥的品种、性质也影响混凝土的抗渗性能。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好；（5）在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密实性，即提高了混凝土的抗渗性能；2.3 碱骨料反应混凝土中的碱与混凝土中的活性骨料发生反应，生成膨胀性物质，导致混凝土发生膨胀破坏，称为碱骨料反应。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，改变混凝土的

15、微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用性，而其反应一旦发生很难阻止，更不易修补和挽救，被称为混凝土的“癌症”。2.3.1 破坏原因碱骨料反应主要可分为碱与硅酸、碱与碳酸盐及碱与硅酸盐三种反应。（1）碱-硅酸反应：是分布最广、研究最多的碱骨料反应，该反应是指混凝土中的碱组分与骨料中的活性SiO2之间发生的化学反应，其结果是导致骨料被侵蚀，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂。（2）碱-碳酸盐反应：是指混凝土中的碱与碳酸盐矿物产生化学反应引起混凝土的地图状开裂。碱-碳酸盐反应是孔溶液中的碱与骨料中的白云石之间的反应。这一反

16、应不是发生在骨料颗粒与水泥砂浆的表面，而是发生在骨料颗粒的内部，水镁石Mg（OH）2晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土的内部应力，导致混凝土开裂。（3）碱-硅酸盐反应：是指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应，使层状硅酸盐层间间距增大，骨料发生膨胀，致使混凝土膨胀开裂。2.3.2 影响因素从碱骨料反应发生的条件出发，分析该种破坏的影响因素主要是：（1）活性骨料：引起混凝土碱骨料反应的主要因素是混凝土中含有碱活性的骨料。因此在施工中尽量选择无碱活性的骨料，在不得不采用具有碱活性的骨料时，应严格控制混凝土中总的碱量；（2）活性掺合料：掺用活性掺合料，如硅灰、矿渣、粉煤灰（高钙高碱

17、粉煤灰除外）等，对碱骨料反应有明显的抑制效果。活性掺合料与混凝土结构中的碱起反应，反应产物均匀分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不会发生有害的膨胀，从而降低了混凝土的含碱量，起到抑制碱骨料反应的作用；（3）水分：碱骨料反应要有水分，如果没有水分，反应就会大为减少乃至完全停止。因此，要防止外界水分渗入混凝土结构中以减轻碱骨料反应的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳气体渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，这一过程又称混凝土的中性化。2.4.1 破坏原因碳化的化学反应式为：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O混凝土的碳化反应结

18、果有两个方面：一方面，反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续CO2的扩散，使混凝土密实度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2浓度及PH值降低，导致钢筋脱钝而锈蚀。2.4.2 影响因素影响混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有两方面，一方面是材料因素，另一方面是环境条件因素。（1）材料方面：不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有着重要的影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品种和粒径级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响混凝土的密实性

19、。其材质致密坚实，级配好的骨料混凝土，其碳化的速度较慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害物质较多的侵入混凝土内部，加快混凝土的碳化。（2）环境条件：温度对混凝土碳化表现在当温度下降较大时，混凝土表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面开裂，为二氧化碳和水分渗入创造条件，加速混凝土碳化；另外，温度高时，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其余氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的照射加速了其反应的碳化速度。另外，影响混凝土碳化程度的因素还有养护方法和龄期，混凝土强度，相对湿度，CO2浓度等等。2.5 钢

20、筋锈蚀混凝土中水泥水化后，会生成碱性的氢氧化钙，导致混凝土孔隙中的水分有很高的碱性，在钢筋表面形成一层致密的钝化膜，因此在正常情况下钢筋不会锈蚀；但钝化膜一旦破坏，在有足够水和氧气条件下会产生电化腐蚀。混凝土中钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，同时向周围混凝土孔隙中扩散。混凝土中的钢筋锈蚀后，一方面会使钢筋有效截面减小，另一方面，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落，钢筋混凝土之间的粘结作用下降。2.5.1 破坏原因混凝土中钢筋锈蚀的实质是电化学腐蚀。主要表现为钢筋在外部介质作用下发生电化学反应，逐步生成氢氧化铁（即铁锈）等，铁锈的体积会比原金属增大24倍，产生膨胀压力

21、，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。2.5.2 影响因素钢筋锈蚀的开始是从钢筋周围的钝化膜破坏开始的，因此影响混凝土结构钢筋锈蚀的因素主要有：（1）混凝土液相pH值：钢筋锈蚀速度与混凝土液相pH值有密切关系。当pH值大于10时，钢筋锈蚀速度很小；而当pH值小于4时，钢筋锈蚀速度急剧增加。（2）混凝土密实度和保护层厚度：混凝土越密实，破坏性介质越不容易进入混凝土腐蚀钢筋；保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系，因此世界各国规范对保护层厚度都作了规定。（3）水泥品种和掺合料：粉煤灰等矿物掺合料能降低混凝土的碱性，从而影响钢筋锈蚀破坏。2.6 化学侵蚀一些侵蚀性介质，

22、比如酸、碱、硫酸盐、压力动水等，侵入混凝土，可能会造成混凝土的化学腐蚀。化学腐蚀主要有三类，分别为溶出性侵蚀、溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。2.6.1 产生原因（1）溶出性侵蚀：对于一些密实性较差、渗透性较大的混凝土，在一定压力的流动水中，水化产物Ca（OH）2会不断溶出并流失。Ca（OH）2的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出，这些水化产物的溶出使混凝土的强度不断降低。（2）溶解性侵蚀：溶解性侵蚀分为酸侵蚀和碱侵蚀两类。当环境水的PH值小于6.5时，会对混凝土造成酸侵蚀；由于水泥的水化会生成碱性物质，因此混凝土中呈碱性，当碱在一定的浓度（15%以下）、温度（低于50）时，碱对混凝土

23、的侵蚀作用很小，但是对于高浓度的碱溶液或者熔融状碱会对混凝土产生侵蚀作用。（3）膨胀性侵蚀：硫酸盐与混凝土的水化产物发生化学反应，对混凝土产生膨胀破坏作用，是典型的膨胀性侵蚀。2.6.2 影响因素结构的密实程度和孔隙特征对混凝土化学侵蚀会有所影响；结构密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，故其抗侵蚀性较强。3 提高混凝土耐久性的措施根据对影响混凝土耐久性的主要因素的分析,就可以找出提高混凝土耐久性的主要技术途径。如上分析,要提高混凝土的耐久性,必须降低混凝土的孔隙率,特别是毛细管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量,混凝土的工作性将随之降低,又会导致捣实成型共

24、所困难,同样造成混凝土结构不致密,甚至出现蜂窝等宏观缺陷,不但混凝土强度降低,而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性基本有以下几种方法:3.1 原材料的选择 水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此,工程中选择水泥强度的同时,需考虑其工程性能。3.2集料与掺合料 集料的选择应考虑其碱活性,防

25、止碱集料反应造成的危害,集料的耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度;大量研究表明了掺粉煤灰,矿渣,硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能,改善混凝土内孔结构,填充内部空隙,提高密实度,高掺量混凝土还能抑制碱集料反应。 3.3 混凝土的设计应考虑耐久的要求 混凝土配比的设计 配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能。 3.4混凝土工程施工应考虑结构耐久性 混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺

26、,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝。混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。3.5 结构的日常维护 结构在使用阶段,应注意检测,维护和修理,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此,建立检测和评估体系,及时发现,及时修理,确保混凝土结构的正常使用。 4 案例分析洋山深水港东海大桥结构耐久性分析上海东海大桥工程是上

27、海国际航运中心的集装箱深水枢纽港的三大重要配套工程之一，为洋山深水港区集装箱陆路集疏运和供水、供电、通讯等需求提供服务，是我国第一座长距离跨海大桥。大桥起始于上海南汇区芦潮港，北与沪芦高速公路相连，南跨杭州湾北部海域，直达浙江嵊泗县小洋山岛，全长32.5公里。按双向六车道高速公路的标准设计，桥宽31.5米，设计车速80公里/小时。大桥主体结构为混凝土结构，全桥混凝土用量约100万立方，设计使用寿命100年，于2005年5月建成通车东海大桥面临的耐久性问题东海大桥地处北亚热带南缘、东北季风盛行区，受季风影响冬冷夏热，四季分明，降水充沛，气候变化复杂，多年平均气温为15.8，海区全年盐度一般在10

28、.00%32.00%之间变化，属强混合型海区，海洋环境特征明显。在海洋环境下混凝土结构的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起。主要表现形式有钢筋锈蚀、冻融循环、盐类侵蚀、溶蚀、碱集料反应和冲击磨损等。东海大桥位于典型的亚热带地区，严重的冻融破坏和浮冰的冲击磨损可不予考虑。镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免。这样钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：一是海水中Cl-侵蚀，二是大气中的CO2使混凝土中性化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明，海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促

29、使钢筋产生电化学腐蚀。在东海大桥周边沿海码头调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度，中等质量的混凝土自然碳化速度平均为3mm/10年。因此，影响东海大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土中的Cl-渗透速度。东海大桥结构的耐久性设计构件暴露部位的划分根据我国交通部海港工程混凝土结构防腐技术规范（JTJ275-2000）有关条文规定，海水环境结构部位划分为大气区、浪溅区、水位变动区及水下区。根据国内外海工混凝土的实践经验，混凝土结构中钢筋腐蚀最严重的是浪溅区，其它依次是水位变动区、大气区、水下区。长期处于水下的混凝土结构由于缺乏供氧条件，钢筋腐蚀极为缓慢。因此，在东海大桥设

30、计时应根据各构件所处的环境条件，有针对性地采取不同的防腐蚀要求和措施大桥结构构件的耐久性设计大桥主结构（混凝土钻孔桩、承台、墩柱和箱梁等），根据所处的环境，取不同的保护层厚度，采用高性能混凝土为基本措施；对于混凝土保护层相对较小且位于浪溅或潮差区等部位，采用混凝土外保护涂层等附加措施。结合结构设计对构件混凝土的强度等级要求，并考虑施工工艺和环境条件，对各部位混凝土采取的具体耐久性方案如表1。表1 东海大桥海上段混凝土结构耐久性方案结构部位海洋环境分类保护层厚度/mm混凝土强度等级混凝土品种辅助措施钻孔灌注桩水下区、桩头水位变动区70C30大掺量掺合料砼上部为不拆除的钢管套承台水位变动区、浪溅区

31、90C40高性能砼水位变动区、浪溅区部位涂防腐蚀涂层墩柱水位变动区、浪溅区70C40高性能砼水位变动区、浪溅区部位涂防腐蚀涂层箱梁大气区40C50高性能砼桥面板大气区40C60高性能砼塔柱下部为水位变动区、浪溅区、上部为大气区70C50高性能砼水位变动区、浪溅区部位涂防腐蚀涂层相应的施工工艺为确保结构耐久性设计的实现，具有优良可靠的施工程序和工艺是必须的。东海大桥的混凝土工程在施工中依据浇筑部位的特点制定了合理的工序，采用了不少先进的技术和工艺，其中具有代表性的是：1、钻孔灌注桩混凝土工程（1）浇筑采用两艘120型拌和船拌机拌制自密实混凝土，拌和时间不少于130s。而后由拌和船上的布料杆直接输

32、送至孔上的导管中。输送水平距离和垂直距离约38米，浇注时长610小时。（2）养护因钻孔灌注桩外围为钢护筒，厚度16mm，故不采取养护措施。2、超长超大混凝2、土箱梁混凝土工程（1）浇筑海上现浇箱梁混凝土浇筑由一艘拌和船拌制砼，拌和时间不少于130s，首先由拌和船布料杆将砼输送至箱梁顶面，再由1台输送泵将砼输送至指定地点(垂直距离2030米，水平距离10160米)，采用插入式振捣器捣实，薄层(每层厚度小于30cm)连续浇注，浇注时长58小时。陆上预制箱梁混凝土浇筑由不少于6台搅拌运输车代替搅拌船，其它与海上浇筑类似（2）养护西引桥采用木模，具有较好的保温效果，浇注完成后覆盖一层塑料布进行保湿养生

33、，待砼终凝后，撤去塑料布，覆盖两层湿土工布，专人定期洒水养生，模板拆除后，在其表面喷养护剂。并在箱梁埋设传感器监测温度，控制内外温差小于15度。东引桥采用钢模，在其外喷聚胺脂保温材料进行保温，东引桥由工期较紧，采用蒸汽养生，采用4t蒸汽锅炉，设一根133mm总管达到施工处，设三根75mm分管，箱内一根，间隔50cm设一3mm喷汽孔，箱顶二根，间隔1米设一根长15米的4分管，该管间隔50cm设一3mm喷汽孔。控制升温速度每小时不大于10度，降温每小时不大于3度，静养610小时，蒸养6272小时，降温1215小时，强度达到后继续养生不少于15天。3、墩柱及超高桥塔混凝土工程（1）混凝土浇筑采用两台

34、强制式搅拌机(90型、60型拌和机)拌制混凝土，每小时理论生产砼方量100方。拌和时间不少于130s。采用砼输送车输送，达到平台后采用一台60型输送泵输入墩身顶面设串筒下料，自由高度小于2米，薄层连续浇注，插入式振捣器捣实。浇注时间38小时。（2）混凝土养护在模板外喷聚胺脂保温材料保温，浇注完成后在砼表面覆盖湿麻袋与土工布，专人养护，定期用淡水喷洒，埋设温度传感器监测温度，降温达到规定要求后拆除模板，模板拆除后立即喷养护剂，养护喷完后围挂二层土工布外包一层塑料布，进行保温保湿，养护期不少于15天。4、承台及大体积主桥承台混凝土工程（1）混凝土浇筑引桥采用两台强制式搅拌机(90型、60型拌和机)

35、拌制混凝土，每小时理论生产砼方量100方。主桥除采用上述搅拌机外，另用砼拌和船辅助生产，拌和时间不少于130s。采用砼输送车输送，达到平台后采用两台60型输送泵输入承台中，薄层(每层厚度不超过30cm)连续浇注，插入式振捣器捣实。引桥浇注时间610小时，主桥浇注时间1224小时。（2）混凝土养护承台浇注收浆完成后，在砼的表面覆盖若干层麻袋及土工布保温保湿，在承台外侧喷聚胺脂保温材料进行保温。在砼内部设冷却水管降温，中间埋温度传感器，采用电脑监测温度，控制内外温差小于25度，砼表面覆盖麻袋与土工布，再盖一层塑料布与三色布保温保湿，表面保持12cm的水，防止承台失水，冬季施工时合理安排工期，在0度

36、与入模温度低于5度时停止施工，选择在气温较高的天气时施工，保温保湿措施同上。养生水采用淡水，养护期不少于15天5 结论与展望混凝土在使用期间,会受环境中的侵蚀性介质的侵入,产生物理和化学反应,导致混凝土性能劣化。混凝土的耐久性实质上是抵抗这种劣化作用的能力。随着科学技术的发展和人类文明的进步,人类生产活动涉及的范围越来越广,各种在严酷环境下使用的混凝土工程,如跨海大桥、海洋工程、核反应堆、电站大坝等不断增多,这些工程关系国计民生,必须实现百年大计甚至千年大计,这就更加要求混凝土具有高性能,优异的耐久性即足够长的使用寿命。因此混凝土耐久性已成为国际工程界普遍关注的重大课题。外部条件是客观存在的,

37、提高混凝土耐久性的关键是减少混凝土中对腐蚀性介质易感的组分,同时提高混凝土本身的密实性,尽可能减少原生裂缝,使混凝土硬化后体积稳定而不产生收缩裂缝。当混凝土水胶比低、参用高效减水剂掺量大及掺加多种矿物活性掺合料能提高混凝土的耐久性。以高耐久性为核心内容的。 但是混凝土在使用过程中也需要针对具体情况，并考虑当地的实际情况如原材料中的氯离子和碱含量以及施工工序的可行性等，混凝土配合比经济上合理性。应采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性施工理念，通过符合工程实际情况和技术水平的施工措施和质量控制措施，确保混凝土结构耐久性设计的要求。耐久性研究的趋势就是开展混凝土结构、组成材料、构件体系三个层次的

38、耐久性研究、分析影响耐久性的因素。弄清其组成材料在不同应力水平及不同使用环境下的损伤、破坏机理及耐久性失效的原因，建立结构构件及材料在多种荷载组合作用下的耐久性失效随机模型。最终制定出以概率理论为基础在可靠度意义上的耐久性设计及评估方法。总的来说，钢筋混凝土结构的耐久性研究将逐步由定向分析向定量分析发展。以及建立以可靠度为基础的分析方法，在不久的将来，结构设计考虑的不再是强度而是性能（耐久性）。即由强度设计向性能设计转化，而混凝土的耐久性设计也将和抗震设计一样成为设计者必须考虑的问题。参考文献1 赵筠.在海洋与化冰盐环境中混凝土构筑物的钢筋防锈技术对策J.桥梁建设,2001.2 陈建奎，王栋民.高性能混凝土（HPC）配合比设计新法全计算法J.硅酸盐学报，2000（2）：194-198.3 CECS203 - 2006,自密实混凝土应用技术规程S.北京：中国计划出版社，2006.4 徐强.高性能海工混凝土在上海深水港工程中的应用技术研究R.上海市建筑科学研究院,2012.5 杨志方.东海大桥防腐蚀需求与现状J.腐蚀与防护,20046 皇甫熹等.高性能海工混凝土在东海大桥工程中的应用J.世界桥梁,2004.