江海交汇环境桥梁高性能混凝土耐久性研究现状与探讨.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 3 期 (总 第 2 9 3 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 4 ( T o t a I No 2 9 3 ) 混 凝 土 Con c r e t e 理论研究 T HEOR ET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 3 0 1 3 江海交汇环境桥梁高性能混凝土耐久性 研究现状与探讨 刘冠国 。马爱斌 。秦鸿根 a ,张萍 。 ( 1 河海大学 力学与材料学院 ,江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ;2江苏省交通科学研究 院股份有限公司 ,江苏
2、 南京 2 1 1 1 1 2 ; 3 东南大学 材料科学与工程学 院,江苏 南京 2 1 1 1 9 8 ) 摘要: 综述了 目前国内外混凝土耐久性 的研究进展和河 V 1 水域环境下 的混凝土耐久性的研究现状 , 从实际工程应用 的角度 , 提 出工程需求 , 建议针对河 口水域枯季氯盐含量较高 、 洪季盐 淡水强烈混合和桥位水域水位变化明显的特点 , 开展江海交汇环 境氯盐 、 硫酸盐作用下混凝土耐久性失效状况研究 , 明确混凝土原材料指标, 优化 、 完善配合比设计 ; 采用科学的手段 , 评估类似 桥梁所用商眭能结构混凝土抗氯离子渗蚀及硫酸盐侵蚀 的性能。 关键词: 混凝土;耐久性:
3、盐 淡水 ;江海交汇 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 4 5 0 3 R e s e a r c h pr o g r e s s a n d d i s c u s s i o n on d u r a b i l i t y o f b r i dg e s h i gh p e r f o r ma n c e c on c r e t e u n d e r t h e i n t e r s e c t i on e n v i r o nme n t o f r i v
4、 e r a n d s e a uL , G u a n g u o 1 , 2 MAAi b i n 。 Q 1 NHo n g g e n 3 7 Z H ANGP i n g ( 1 C o l l e g e o f Me c h a n i c s a n d Ma t e r i a l s , H o h a i U n i v e r s i t y , N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 , C h i n a ; 2 J i a n g s uT r ans p o r t a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t
5、 e C o , L t d , Na n j i n g 2 1 1 1 1 2 , C h i n a ; 3 S c h o o l o f Ma t e ri a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , J i ang s u K e y L a b o r a t o r y o f C i v i l E n g i n e e r i n g Ma t e ri a l , S o u t h e a s t U n i v e r s i ty, Na n j i n g 2 1 1 1 9 8 , C h i n a )
6、 Ab s t r a c t : Re v i e we d t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o n d u r a b i l i ty o f c o n c r e t e and e s tua r i n e wa t e r e n v i r o n me n t a n d g a v e a f e w s u g g e s t i o n s f r o m the p e r s p e c t i v e o fp r a c t i c a l a pp l i c a t i o n Th e e s tuari ne
7、 wa t e r c o n t a i ne d hi g h c h l o r i d e i n d r y s e a s o n, a nd the s a l t fre s h wa t e r mi x e d s t r o n g l y i n flo o d s e a s o n wi t h the wa t e r l e v e l c han g e d s i g n i fic a n t l y S o i t wa s i mpo rta n t t o c o n d uc t the s tud y o f r e s i s t a nc e
8、 o f c o n c r e t e t o c h l o r i d e a n d s u l f a t e Nt a c k u nd e r t he i nt e r s e c t i o n e n vi r o n me nt o f r i ve r a nd s e a I t wa s wo r t h t o c l e a r the i nd i c a t o r s o f c o nc r e t e ma t e r i a l s , o p t i mi z e a n d i mpr o v e t h e mi x d e s i gn Th
9、 e t e s t a n d v e r i f y we r e a l s o n e e d e d t o c o n t r ol t h e c o n c r e pr o p e rti e s i n the c on s t r u c t i o n p e r i o d K e y wo r d s : c o n c r e t e ; d u r a b i l i ty; s a l t fre s h wa t e r ; i n t e r s e c t i o n e n v i r o nm e n t o f r i v e r a n d s
10、e a 0 引言 尚需相关理论指导和数据支持。 由于长期受 盐类侵蚀和海水 干湿循环作用 , 近海环境 下混凝土结构的损伤劣化现象较为严重。 我国交通部分别 于 1 9 6 3 、 1 9 6 5 、 1 9 8 0 年 , 针对沿海工程结构混凝土破坏状况 组织过 3次调查 。 发现 8 0 以上都发生 了严重或较严重的 钢筋锈蚀破坏。 针对该现象 , 国内外研究者对海洋环境混凝 土耐久性分别从环境 、 材料 、 构件 和结构 4个层次展开 了 广泛研究 , 其 中材料和构件的研究较为深入。 近年来 , 浙江 大学首先对混凝土结构耐久性 的环境区划研究t l - 2 1 , 相关研 究者开始将
11、环境作用对混凝土结构耐久性 的影 响进行 进 一 步分类和指标量化分析 。 经过 大量 的工程实践 , 作者发现在诸多环境 区域 中 , 由于周期性海水倒灌和上游径流量的影响, 河 口环境下桥 梁 混凝土的耐久性 问题尤为复杂 , 在实际工程实施过程 中 收稿 日期 :2 0 l 3 - o 9 _ 0 4 基金项 目:国家自然科学基金资助项 目( 5 1 3 0 8 1 1 2 ) 1 沿海混凝 土结构耐久性研 究现状 1 8 2 4 年 , 波特兰水泥的发 明 , 标 志着人类应用 混凝土 建造建筑物 的历史 的开始 , 同时 , 混凝 土结构 的耐 久性 问 题也随之 出现 。 早期 ,
12、 波特 兰水泥 主要应用 于兴建海岸波 堤 、 码头等海工建筑物, 这些结构物在长期物理作用( 如波 浪冲击 、 泥沙磨损以及冰冻作用 ) 和化学作用( 溶解在海水 中的盐 的作用 ) 的影 响下迅速破坏 , 混凝土 耐久性 问题 由 此提出。 进入 2 0 世纪 6 0 年代 , ? 昆 凝土结构的使用进入高峰期 , 同时, 混凝土结构的耐久性研究也进人了一个高度 , 当时 主要 的研究 内容是混凝 土的碳 化和钢 筋的锈蚀 。 近几 年 来 , 由于沿海重大工程 的快 速建设 , 氯离子侵蚀 问题 已引 起诸多关注, 成为 目前国外研究的重点 , 其研究多集中于 4 5 学兔兔 w w w
13、 .x u e t u t u .c o m 氯离子的侵蚀机理 、 不 同海洋环境氯离子侵蚀程度以及钢 筋混凝土结构抗力衰减模型的建立等p 。 目前为止, 氯离 子 的侵蚀机理并没有 完全弄清楚 , 且在有些衰减模型的研 究 中, 并 未考虑结构设计参数对混凝土钢筋锈蚀起始时间 与钢筋锈蚀速度的影响5 j 。 在海工混凝土耐久性研究方法上 , 主要可分为现场检 测 、 自然暴露试验和室 内加速试验同 。 国外对沿海混凝土表 面氯离子浓度分布做过大量调查 , 但是数据分散性大 , 因此 目前现场取样检测主要用于对试验结果和理论模 拟的验 证。 为获得与实际结构相一致的动态数据, 国内外均建立海
14、洋暴露试验站或借助实际工程环境进行 长期暴露试验嗍 , 对耐久性设 计 的关键 参数进行监测 和调整 。 模 拟实 际环 境 , 或者使试验条件与 自然环境具有相关性 , 在室 内进行 加速腐蚀 , 可缩短试验周期 , 增强可重复性 , 因此 , 室 内加 速试验成为 目前混凝土耐久性试验普遍采用 的方法 】 , 但 其试验结果与工程实际的相关性 , 尚有待于进一步研究 。 诸多研究成果多基于单 因素或化学一 力学多因素耦合 进行开展 , 其前提是假定混凝 土结构所处环境的稳定性和 规律性 。 在 国内 , 部分成果开始应用于重大工程建设指导 , 例如上海东海大桥采用 了改性混凝土 , 确定合
15、适的保护层 厚度和防腐蚀涂层 ; 杭州湾跨海大桥 由被动防腐蚀改为 主动监测 , 建立了耐久性动态无损检测和暴露试验站 , 采用 低水胶 比 、 双掺耐蚀混凝 土 , 将多项腐蚀控制技术首次应 用到我国桥梁建设 中_ l 3 。 2河 口环 境研 究现 状 混凝土结构的耐久性与其实际环境( 温湿度变化 、 雨雪 、 日照 、 盐雾腐蚀等 ) 密切相关 。 我国现行的 G B 5 0 1 7 8 1 9 9 3 建筑气候区划标准 针对不同的环境区分提出了各区的设 计要求 , G B T 5 0 4 7 6 - - - 2 0 0 8 ( 混凝土结构耐久 生 设计规范 对 混凝土结构环境类别与作用
16、等级进行了规定 , 按照钢筋和混 凝土材料的腐蚀机理将环境划分为五类 : 一般环境 、 冻融环 境 、 海洋氯化物环境 、 除冰盐等其他氯化物环境 、 化学腐蚀环 境, 再进一步对各个环境作用类别划分其作用程度。 类似区域 划分在国内外相关规范中也有所体现, 例如 S L 1 9 1 -2 0 0 8 ( 7 J 工混凝土结构设计规范 、 欧洲标准委员会 E N 2 O 6 1 : 2 0 0 0 和加拿大国家建筑规范 C S A A 2 3 1 1 9 9 4 等 。 于河 口地区来讲 , 目前尚无相关标准或科研成果可 以 参考。 河 口地区是河川淡水 和海水交汇的地方 , 淡水 由上层 流
17、向外海域 , 盐水 由下层侵入 , 在水流紊动与扩散作用下 , 盐 淡水之问将产生掺混 , 形成更为复杂的交汇环境 。 国内外对于河 口水域的研究 , 开始于 2 0 世纪初流体力 学领域专家对河 口水域进行的资料统计 、 数值模拟和物理 模型试验, 用于指导结构设计和环境研究 ; 我国韩曾萃 等应 用潮泛混合长 度理论计算 了钱塘江平均江 水含氯 度 沿程变化旧; 程杭平分析 了海平面抬 升对钱塘江盐度入侵 的影 响, 金腊华等做 了引水工程对 氯度 的影响数值分析 和感潮河段受上游来水流量及潮水影 响等影 响等 】 9 1 。 近年 来 , 河 口区域混凝土的耐久性问题开始得到一定研究。
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