东海大桥结构混凝土耐久性策略

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1、东海大桥结构混凝土耐久性策略中国混凝土网［2005-1-9］网络硬盘我耍建站博客常用搜索一、前言上海为了建设全国乃至世界的物流中心和开发海洋自然资源，海洋工程的发展十分迅速。上海深水港的建设已为世人瞩目，对上海经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。作为上海深水港重要组成Z—的东海人桥南起浙江崎岖列岛小洋山岛的深水港区，北至上海南汇芦潮港的海港新城，跨越杭州湾北部海域,全长31公里，是我国较为罕见的大型海洋工程。山于东海大桥是连接港区和大陆的集装箱物流输送动脉，对上海深水港的正常运转起到不可或缺

2、的支撐保障作用，因此在国内首次采用100年设计基准期，町谓世纪工程。然而我国目前大型海洋工程超长寿命服役的和关标准规范尚为空这对于研究、设计和建设方面來说无疑是一个严峻的挑战，必须对人桥主体结构的咐久性进行科学的研究，提出可行的策略方案二、东海大桥混凝土结构布置和耐久性设计背景1、东海大桥混凝土结构布置东海人桥跨海段通航孔部分预应力连续梁、桥塔、墩柱和承台均采用现浇混凝土；非通航孔部分以预制混凝土构件为主，其中50〜70m的预应力混凝土箱梁是重虽:超过1000吨的巨型构件；陆上段梁、柱和承台亦采用

3、现浇混凝土。混凝土的设计强度根据不同部位在C30〜C60之间。(照片)2、东海大桥附近海域气象环境东海人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°C,海区全年盐度-•般在10.00〜32.00%oZ间变化，屈强混合型海区，海洋环境特征明显。3、东海大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要山气候和环境介质侵蚀引起。主要表现形式冇钢筋锈蚀、冻融循环、盐类侵蚀、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。东海人桥位丁•典型的亚热

4、带地区，严巫的冻融破环和浮冰的冲击携损可不予考虑；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；这样钢筋锈蚀破环就成为最主耍的腐蚀荷载。混凝土屮钢筋锈蚀可由两种因素诱发，一是海水中C1侵蚀,二是大气中的CO?使混凝土中性化。国内外大鼠工程调査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C「进入混凝土屮，并在钢筋衣面集聚，促使钢筋产工电化学腐蚀。笔者在东海人桥周边沿海码头调查中亦证实，海洋环境中混凝上的碳化速度远远低于C1渗透速度，中等质量的混凝土自

5、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耍因素是混凝土的C1渗透速度。三、提高海工混凝土耐久性的技术措施国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的捉高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施冇：(1)髙性能海工混凝土其技术途径是采川优质混凝上矿物掺和料利新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗氯离子渗透性为特征,其优界的耐久性和性能价格比已受到国际上研究和工程界

6、的认同。(2)提高混凝土保护层厚度这是提高海洋工程钢筋混凝上使用寿命的绘为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层号度并不能不受限制的任懑增加。当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料木身的脆性和收缩会导致混凝土保护层岀现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。（3）混凝土保护涂层完好的混凝上保护涂层貝有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使川寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化,逐渐丧失其功效,一般寿命在5〜10年，只能作辅助措施。（4）涂层钢筋钢筋表面采用致密材料涂覆，如坏

7、氧涂层坏氧涂层钢筋在欧美也有一定的应用,其应用效果评价不一。主耍不利方面是，环氧涂层钢筋与混凝上的握裹力降低35%,使钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低；施工过程中对环氧涂层钢筋的保护要求极其严格，加大了施工难度；另外成本的明显增加也是其推广应用受到制约。（5）阻锈剂阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度來稳定钢筋表面的氣化物保护牍，从而延长钢筋混凝七的使用寿命。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。（6）阴极保护该方法是通过引入一个外加牺牲阳极或直流电源來抑制钢筋电化学腐蚀反应过程从

8、而延长海工混凝土的使用寿命。但是，由于阴极保护系统的制造、安装和维护费用过于昂贵且稳定性不高，目前在海工钢筋混凝土结构中很少应用。四、东海大桥结构混凝土耐久性策略改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取根木措施和补充措施。根本措施是从材质木身的性能出发，捉高混凝土材料木身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出破坏作用的主次先后，对主因和导因对症施治,并根据具体情况采取除髙性能混凝土以外的补充措施。而二者的冇机结合就是综合防腐措施。人量研究实践农明，采用高性能混凝土是在恶劣的海洋环境下