白鳳亭，田海軍

(河北省南運河河務(wù)管理處，河北滄州 061001)

新型抗海水腐蝕混凝土技術(shù)是針對我國近年來沿海地區(qū)大量混凝土結(jié)構(gòu)建筑物，在沒有達到設(shè)計使用壽命的情況下，提前損傷，甚至引發(fā)工程事故的背景下，而研究出來的一種新型環(huán)保節(jié)能型混凝土。該混凝土的最大特點是應(yīng)用大摻量礦渣微粉和粉煤灰改善混凝土的密實性和耐久性，以提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，最大限度延長混凝土的壽命。在北排河樞紐除險加固工程中采用了這種新型抗海水腐蝕混凝土，文中對這種新型混凝土的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益進行了分析。

1 工程概況

北排河樞紐工程位于天津市大港區(qū)新馬棚口村南，北排河入?？谔?，由北排河新?lián)醭遍l和老擋潮閘組成。其主要功能為平時閉閘擋潮，防止海水倒灌，汛期啟閘泄洪排瀝，枯水期蓄淡灌溉。

北排河老擋潮閘為開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘室分為4孔，每孔凈寬7 m，設(shè)計流量212 m3/s；校核流量500 m3/s。新?lián)醭遍l位于老閘右側(cè)，兩閘軸線相距110.8 m，型式為河床式閘型。閘室采用分離式底板，全閘分8孔，4個中孔，2個過水邊孔，2孔混凝土死閘門，設(shè)計流量500 m3/s，校核流量900 m3/s。

北排河樞紐自1966年建成以來，已運行40多年，工程老化，存在很多問題：閘墩、墩帽梁、側(cè) T梁等部位的混凝土剝蝕嚴重，梁端大多存在混凝土剝落、開裂、露筋等現(xiàn)象；上下游兩側(cè)T梁混凝土破損嚴重，腹板下部混凝土大面積剝落，主筋大多裸露，露筋銹蝕嚴重，梁端混凝土大多開裂、破碎。

本次北排河擋潮閘除險加固的具體方案為：對于老擋潮閘，拆除原閘室，利用原樁基原位重新修建，同時，拆除原閘上、下游混凝土護底、護坡，重新修建；對于新?lián)醭遍l，工程布置維持原布置形式基本不變，對水閘不滿足設(shè)計要求的部位、破損部位進行更新改造或加固。

2 新型抗海水腐蝕混凝土的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 技術(shù)優(yōu)勢

粉煤灰、礦渣微粉等礦物成分具有顆粒微小且在拌制的混凝土中能發(fā)揮填充效應(yīng)和火山灰反應(yīng)的性能，而礦物成分的這種特性能夠提高混凝土的強度、密實性和抗?jié)B透性能[1]，從而提高混凝土的抗氯離子侵蝕能力。利用各種礦物成分這種性能，采用低水膠比、復(fù)摻礦物摻合料和高效減水劑的方法對混凝土材料進行改性處理，以提高混凝土的抗氯離子侵蝕能力[2]。

抗海水腐蝕混凝土施工工藝簡單，類同于普通混凝土，但通過大量應(yīng)用廉價的礦渣微粉和粉煤灰，混凝土的抗?jié)B性和抗凍性顯著提高。其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾方面：一是大量應(yīng)用廉價的膠凝材料，降低了材料費，推廣應(yīng)用前景很好；二是水泥用量的減少，降低了混凝土的水化溫度，減少了溫度裂縫的產(chǎn)生；三是礦渣微粉和粉煤灰的應(yīng)用，提高了混凝土的密實性和耐久性，改善了混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。

2.2 經(jīng)濟優(yōu)勢

C25常態(tài)混凝土(二級配)材料費為302元/m3，新型抗海水腐蝕混凝土材料費為235元/m3。由于新型抗海水腐蝕混凝土是通過礦渣微粉和粉煤灰代替水泥，大大降低了混凝土的造價，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益?？购Ｋg混凝土材料費估算公式如下：

抗海水腐蝕混凝土材料費=水泥材料費+礦渣微粉材料費+粉煤灰材料費+中砂費用+碎石費用+外加劑費用。

各組成物質(zhì)材料費計算公式：材料費=占混凝土重量百分比×混凝土重量×材料單價。

各材料單價按當(dāng)?shù)卦靸r信息取用。

根據(jù)抗海水腐蝕混凝土設(shè)計方案，按重量份數(shù)，其中水205份、水泥166份、砂717份、石子1078份、礦渣微粉206份、粉煤灰41.3份、β-萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑6.22份，經(jīng)計算，抗海水腐蝕混凝土材料費為235元/m3；普通混凝土配比為水泥350份，砂720份，石子1000份，粉煤灰75份，計算方法同抗海水腐蝕混凝土，所得混凝土材料費為302元/m3。由此初步估算，每方混凝土節(jié)約投資22.2%，按這個理論計算北排河擋潮閘除險加固工程，總需要混凝土2萬m3，節(jié)約材料費用134萬元。

2.3 社會與環(huán)境效益

抗海水腐蝕混凝土最關(guān)鍵技術(shù)是應(yīng)用大量礦渣微粉和粉煤灰代替部分水泥作為膠凝材料，大大提高了混凝土的密實性，有效地提高與改善了混凝土在北方沿海環(huán)境下的使用性能及耐久性能，最大限度的延長其使用壽命。抗海水腐蝕混凝土在北排河擋潮閘除險加固工程中應(yīng)用的相關(guān)觀測資料顯示，氯離子滲透深度只有普通混凝土的12%～25%，其在抗海水中氯離子侵蝕的能力明顯提高。據(jù)此推算，海洋環(huán)境下用抗海水腐蝕混凝土建造的建筑物使用壽命至少為普通混凝土的3～4倍，甚至可提高到5倍以上。按這個理論推算[7]，北排河擋潮閘樞紐工程可在原設(shè)計壽命基礎(chǔ)上，提高20～30年，可最大限度的發(fā)揮北排河擋潮閘樞紐工程擋潮蓄淡的作用，可大力支持上游地區(qū)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

由于抗海水腐蝕混凝土應(yīng)用大量的礦渣微粉和粉煤灰，減少了水泥的用量，而礦渣微粉和粉煤灰為工業(yè)生產(chǎn)輔料，不占用社會生產(chǎn)能耗，所以水泥用量的減少降低了高能耗建筑材料的使用量，降低了生產(chǎn)建設(shè)過程中的能耗總量。

礦渣微粉和粉煤灰都是重工業(yè)生產(chǎn)中的廢料，將其應(yīng)用于抗海水腐蝕混凝土中，可將建筑廢料、礦山廢渣、煉鋼廠廢渣等進行廢物利用，不僅可以變廢為寶，還可以避免礦山廢料、工業(yè)廢渣對于環(huán)境的影響，具有明顯的環(huán)境效益。

3 新型抗海水腐蝕混凝土施工工藝

就抗海水腐蝕混凝土的制作工藝而言，這種大摻量礦渣微粉的高性能混凝土的制備工藝與普通混凝土的拌和方法相同，沒有特殊要求。先將減水劑與水混合，再將水泥、石子、砂、礦渣微粉、粉煤灰混合均勻，最后將水與堿水劑的混合液倒入水泥等材料中，按常規(guī)方法攪拌即可。這種簡易的施工工藝更有利于抗海水腐蝕混凝土的應(yīng)用推廣。

4 結(jié)論

抗海水腐蝕混凝土在北排河擋潮閘除險加固工程中的應(yīng)用結(jié)果表明，抗海水腐蝕混凝土具有顯著地經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益，同時由于其具有很高的抗?jié)B性和抗凍性，也必將大大延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，由此可見，抗海水腐蝕混凝土的推廣應(yīng)用前景廣闊。

[1]施惠生，許碧莞，闞黎黎.礦渣微粉對混凝土氣體滲透性及強度的影響[J].同濟大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，36(6)：782-786.

[2]慈軍，劉健，王建祥.礦渣微粉高性能混凝土的抗侵蝕試驗研究[J].混凝土，2010(5)：21-24.

[3]周美茹，李彥昌.礦渣粉對混凝土耐久性的影響[J].混凝土，2007(3)：58-62.

[4]馬亮.摻礦渣微粉混凝土在喀浪古爾水庫大壩面板中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用，2009(3)：26-28.

[5]謝祥明，莫海鴻.大摻量礦渣微粉提高混凝土抗氯離子滲透性的研究[J].水利學(xué)報，2005，36(6)：737-740.

[6]洪定海.大摻量礦渣微粉高性能混凝土應(yīng)用范例[J].建筑材料學(xué)報，1998，1(1)：82-87.

[7]劉志勇.基于環(huán)境的海工混凝土耐久性試驗與壽命預(yù)測方法研究[J].東南大學(xué)，2006，36(增刊Ⅱ)：221-225.

[8]楊醫(yī)博，梁松，莫海鴻.抗海水腐蝕混凝土在外砂橋閘工程中的應(yīng)用[J].人民長江，2004，35(2)：44-50.

[9]陳仲策，楊醫(yī)博，梁松.抗海水腐蝕混凝土技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用[J].廣東水利水電，2010(6)：18-21.