關于提高海洋工程混凝土結構耐久性的思考

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一、前言

　　中國目前處于基礎設施全面建設時期，為了建設全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資源，海洋工程的發(fā)展十分迅速。根據(jù)參考資料顯示，臨海城市深水港的建設已為世人矚目，對沿海城市經濟持續(xù)高速發(fā)展將起到十分重要的拉動作用。作為深水港重要組成之一的跨海大橋，無論是從跨度、連接功能，還是交通紐帶而言，建設環(huán)境（海洋環(huán)境）是建筑物新的挑戰(zhàn)。

　　由于跨海大橋是連接港區(qū)和大陸的集裝箱物流輸送動脈，對沿海城市深水港的正常運轉起到不可或缺的支撐保障作用，為保證跨海大橋混凝土結構的耐久性，在國內有些超大型工程甚至采用了100年設計基準期，工程采取以高性能混凝土技術為核心的綜合耐久性技術方案。然而我國目前大型海洋工程超長壽命服役的相關技術規(guī)范，高性能混凝土的設計、生產、施工技術在工程中的應用方面尚為空白，因此結合工程的具體需要，研究跨海大橋混凝土結構耐久性策略和高性能混凝土的應用技術極為迫切和重要。

二、國外情況、國內情況

　　國外情況

　　20世紀30年代建造的美國俄勒岡州Alsea海灣上的多拱大橋，施工質量很好，但因混凝土的水灰比太大，較短時間內大量氯離子侵入混凝土，導致鋼筋嚴重銹蝕，引起結構損壞。用傳統(tǒng)的方法局部修補破壞處，不久就發(fā)現(xiàn)修補處的附近鋼筋又加劇腐蝕，不得不拆除、更換。

　　1962~1964年，Gjorv對挪威大約700座混凝土結構作了耐久性調查，當時已使用20~50年的鉆2/3，在浪濺區(qū)，混凝土立柱顯示破損的斷面損失率大于30%的占14%，斷面損失率為10%~30%的占24%，板和梁鋼筋腐蝕引起嚴重破損的占20%。

　　在阿拉伯海灣和紅海上建造的大量海工混凝土結構，由于氣溫高，在含鹽、干熱、多風的白晝，混凝土表面溫度高達50℃，而晚上涼得結露，晝夜溫差很大，構成了特別嚴重侵蝕環(huán)境，加上混凝土等級和混凝土保護層厚度不夠，施工質量差等原因，往往在使用的第一年后鋼筋就遭到嚴重腐蝕。

　　澳大利亞的Sharp對62座海岸混凝土結構進行調查，發(fā)現(xiàn)海巖混凝土結構的耐久性問題都是與浪濺區(qū)的鋼筋異常嚴重的腐蝕有關。

　　印度孟買某河上的第一座橋是后張預應力混凝土橋，上于預應力筋過早地發(fā)生嚴重腐蝕，不得不重修第二座橋。第二座橋預應力筋在安裝前就為大氣中的鹽分所污染，灌注的水泥漿又用了咸水，因而不到10年所有的鋼筋、預應力筋及其套管都遭到了嚴重腐蝕破壞。

　　國內情況

　　根據(jù)相關調查，處于浪濺區(qū)的海港碼頭，鋼筋腐蝕引起的混凝土結構破壞是相當普遍和嚴重的。1986年以前我國已建港口混凝土結構因氯離子滲入混凝土內引發(fā)鋼筋銹蝕，致使混凝土構件開裂破壞情況十分嚴重。其原因除了施工質量存在一定問題外，另一主要因素是當時對氯離子侵入引發(fā)鋼筋銹蝕的嚴重性認識不足。當時執(zhí)行的港口工程技術規(guī)范JTJ200-82和JTJ221-82，沒有針對防止氯離子滲入引發(fā)的鋼筋銹蝕制定有效的防護措施，關鍵技術指標如保護層厚度偏小，混凝土水灰比最大允許值嚴重偏大等。

三、海洋環(huán)境

　　海洋是氯離子的主要來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要是氯離子。以Cl計，海水中的含量約為19000mg/L。海風、海霧中也含有氯離子，海砂中更含有不等量的氯離子。我國的海岸線很長，大規(guī)模的基本建設多集中在沿海地區(qū)，尤其是海洋工程如碼頭、護坡和防護堤等由于氯離子引起的鋼筋銹蝕破壞是十分突出的。同時，沿海地區(qū)已經出現(xiàn)河砂匱乏的情況，不經技術處理就使用海砂的現(xiàn)象亦日趨嚴重，這也為氯離子引起鋼筋銹蝕破壞創(chuàng)造了條件。國外的工程經驗教訓表明，海水、海風和海霧中的氯離子和不合理的使用海砂，是影響混凝土結構耐久性的主要原因之一。