[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理,5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文,谢谢您的支持]摘要:通过在海水环境条件下,当考虑结构耐久性设计目标时,对结构实施过程中所揭露出的部分问题进行阐述,从而 引出对海水环境下当前一般工程实践所面临的耐久性控制问题的部分思考. 关键词:海水环境,耐久性,结构 1 工程概况 某临海排洪工程,采用三孔箱涵延伸入海,箱涵单孔孔径 5.5 m×2.9 m,其中入海段长约1 km。整个结构采用钢筋混凝 土薄板闭口结构形式。箱涵结构外底黄海高程为-0.86 m~ -2.0 m,正常情况下,箱涵处于海水的半淹没状态。根据水质分 析报告显示,海水对混凝土结构具中等腐蚀性,对钢筋具强腐蚀 性。部分箱涵位于重载货车运行的场地之下,该场地是受严格监 控的重要区域,要求不得随意进行箱涵结构的后期维护服务,鉴 于此,本工程除满足承载能力极限状态下的结构设计工作外,在 海水环境下,结构耐久性设计将是本工程考虑的重点. 2 工程耐久性设计及施工中面临的部分问题 2.1 工程耐久性设计主要措施 1)结构采用高性能混凝土,混凝土强度等级C45,高性能混 凝土的各项性能指标需要符合《海港规范》第6章的相关规定. 2)采用特殊防腐蚀措施,于高性能混凝土中添加钢筋阻锈剂(浓 度为30%的亚硝酸钙溶液)。3)混凝土保护层厚度取65 mm。4) 结构计算最大裂缝控制不大于0.2 mm。5)混凝土抗渗等级不小 于S8。根据GB 50108-2001地下工程防水技术规范的规定,当工 程埋置深度小于10 m时,防水混凝土设计抗渗等级可取S6,本工 程提高一级,取为S8. 2.2 工程施工中面临的部分问题及思考 2.2.1 关于非结构裂缝和结构裂缝 1)高性能混凝土早期非结构裂缝控制。a.高性能混凝土早 期非结构裂缝的产生。本工程结构板面(主要是顶板面)出现了 大量不规则裂缝,裂缝开展宽度明显大于《海港规范》所规定的结构 最大裂缝开展宽度限值,根据现场测量,裂缝一般不深于20 mm。裂 缝开展全部集中在混凝土浇筑完成后的48 h以内。显然,此阶段 开展的裂缝与结构荷载效应没有任何关系。b.高性能混凝土早 期非结构裂缝产生的原因分析。首先,高性能混凝土的水泥用量 较多,水化热量大,混凝土在凝结过程中的前后温差较大,很容易 引起较高的温降收缩应力而导致混凝土发生早期开裂。其次,高 性能混凝土的水灰比较低,相比于一般普通混凝土,在强度成长 的早期,其自身收缩和干燥收缩的总量一般要大于普通混凝土. 再次,高性能混凝土用水量很低,基本上不泌水,因此,新拌混凝 土的表面水分蒸发速率大于混凝土内部向表面泌水的速度,表面 失水干燥而引起收缩,由此产生塑性开裂。c.高性能混凝土的早 期非结构裂缝控制思考。其一,需要合理选择混凝土原材料和配 方(如合理的外加剂、优质的活性掺合料等),采取适当的构造措 施,如混凝土温度控制,养护控制等等。其二,可以考虑在结构中 添加适当微膨胀剂来抵抗混凝土的初期收缩裂缝开展。其三,可 以考虑采用纤维混凝土,但钢纤维有腐蚀问题,不宜采用。聚丙烯 纤维有较好的抗海水腐蚀性,但其实际效果有待验证。其四,可以考 虑于混凝土保护层内添加钢丝网来抵抗非结构裂缝. 2)厚保护层和结构裂缝控制。本工程中,结构板厚采用了 600 mm和550 mm两种较厚的断面,这也是结构裂缝控制的必 然要求。根据相关文献资料介绍,当混凝土实际保护层厚度大于 30 mm时,可直接采用30 mm的保护层厚度代入GB 50010-2002 混凝土结构设计规范的裂缝宽度计算公式来解决结构裂缝难以 计算通过的问题。但如此处理后的结构裂缝开展情况实际到达 一个怎样的水平,需要工程实践和理论研究来进一步证实. 2.2.2 关于部分耐久性构造措施 1)海水环境下混凝土保护层垫块设计。《海港规范》规定:混 凝土保护层垫块宜为工字形或锥形,其强度和密实性应高于构件 本体混凝土。垫块宜采用水灰比不大于0.40的砂浆、细石混凝 土或耐碱和抗老化性能好,抗压强度不小于50 MPa的工程塑料 制作. 实际工程中,如果采用细石混凝土垫块,要求其强度等级高 于本体混凝土,则对于高性能混凝土而言,混凝土强度等级至少 应达到C50。如此高的强度等级和密实性能要求,在普遍采用商 品化混凝土的当前,难以在施工现场完成。因此,虽然是混凝土 垫块,也需要在工厂特别定制。这除了增加成本外,考虑到混凝 土保护层垫块体量都比较小(一般边长不大于7 cm),加工精度较 高,需要特别的加工模板,因此,如果工程量需求较少,则混凝土 生产商也往往不愿意生产此混凝土垫块,更不用说把垫块形状做 成工字形或锥形. 当然,如果采用工程塑料来做保护层垫块,则市场上品种较 多,而且也能比较好的保证加工精度和施工质量。但根据目前一 般工程所使用的塑料垫块实际情况来看,要达到其抗压强度不小 于50 MPa的要求,则市面上基本没有。另一方面,目前所使用的 塑料垫块,如果用在海水环境下,由于其本身材料性能和混凝土 本体有很大区别,因此,其与混凝土的接触界面必然成为天然的 耐久性薄弱环节,在工程竣工若干年后,当塑料老化到一定程度, 势必需要担忧塑料垫块的有效性. 本工程在实际操作中,采用的是高出本体混凝土强度等级一 级的细石混凝土,并且采用的是立方体形状,没有采用异形垫块. 2)固定模板用的拉结钢筋的设置。结构施工中,为浇筑墙体 混凝土,则立模需要采用钢筋拉结固定准确后方可浇筑。根据工 程实际需要,拉结钢筋一般布置间距约为600 mm×600 mm,因 此,如果工程规模较大,则混凝土墙体模板需要大量拉结钢筋来 作为模板固定钢筋. 在海水环境下,究竟采用何种模板固定形式,将直接关系到 结构耐久性设计的可靠性,一般情况下,可以考虑于模板外侧进 行支撑,而不再使用拉结钢筋,但此种方法缺点是外支撑工程量 较大,而且难以保证模板尺寸精度要求,并容易跑模,一般施工单 位也不愿意采用此种方法. 另一种方法是采用传统的钢筋进行拉结,拉结具体形式有两 种,一种是在钢筋外侧套上一层塑料套管,待模板拆除时抽出钢 筋而留下塑料套管在混凝土内,这样的方法使拉结钢筋可以重复 利用,工程施工成本较低,但从耐久性的角度考虑,担心塑料套管 与混凝土之间不同材料接触的有效性以及塑料制品的老化是有 必要的。因此,此种方法在耐久性方面的有效性仍有待验证。事 实上,如果采用在套管内灌浆,则效果会好些,但灌浆的密实性难 以保证(管径一般很小),同时也将难以施工和增加工程成本,而 且经济有效的灌浆材料选择也是一个难题。因此,本工程没有采 用此方法进行模板拉结处理。另一种形式是直接采用传统方法, 模板拉结钢筋(未埋套管)不拔除,而直接留在混凝土内,但钢筋 于混凝土墙体两侧保护层内的部分直接烧断。拉结钢筋露头处, 留出的混凝土保护层范围内的空洞(一般留出50 mm×50 mm的 平面,深度同保护层厚度的方坑,混凝土浇筑过程中,先用木块或 其他易于拆除的材料套在钢筋拉杆相应准确位置上即可)采用特 殊配方的材料封堵。这种方法虽然简单,但封堵材料的选择却是 耐久性是否可靠的关键因素. 3)模板拉结钢筋端部预留洞堵缝材料的选择。在一般普通 工程中,孔洞封堵方法可采用如下几种:a.普通砂浆;b.高于结构 混凝土强度等级配方的细石混凝土;c.化学试剂封堵(如环氧树 脂砂浆材料). 在海水环境下,普通砂浆密实性得不到保证,因此不适于作 为堵洞材料。而细石混凝土材料虽然可以满足要求,但在目前一 般使用商品混凝土的情况下,如果现场对堵缝材料总方量需求有 限时,混凝土生产商一般不愿意进行生产。同时,混凝土由生产 厂运至现场后,考虑到初凝时间需要,应在尽可能短的时间内使 用完毕。并且,堵洞工作需要人工来进行操作,这样一来,现场需 要很多工人同时进行作业,施工界面要求很大,且不同操作人员 的施工质量将难以保证。因此,本工程在充分考虑后认为,采用 细石混凝土不可取. 如果采用环氧树脂砂浆进行保护层封堵,则无论从材料强 度、施工时间控制、施工人力控制和质量控制,以及防腐蚀的实际 效果,都是比较理想的。但通 [1] [2] 下一页
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