陸繼鴻 張鳳舉 左 骕 王 坤 曾 巍

中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430074

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性一直是工程領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)，由于設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)引起的耐久性不足將會(huì)對結(jié)構(gòu)后期使用性能產(chǎn)生極大影響（如大面積混凝土開裂，剝蝕等現(xiàn)象），由此而產(chǎn)生高昂的維修或重建費(fèi)用。

目前，工程界對于混凝土腐蝕機(jī)理的研究已經(jīng)比較深入，主要包括氯鹽腐蝕和碳化腐蝕[1]，其對于混凝土材料和構(gòu)件的耐久性影響極大。基于混凝土的腐蝕機(jī)理，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的源頭提高混凝土自身的防腐性能以及采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充防腐措施，將極大地提高整個(gè)結(jié)構(gòu)后期的耐久性能。

1 工程特點(diǎn)

迪拜哈斯彥4×600 MW潔凈燃煤電站項(xiàng)目廠址為海灘，距離海邊極近，地貌上屬灘涂地貌，基本無植被生長，呈荒漠沙灘景觀。受限于地質(zhì)情況，項(xiàng)目大部分設(shè)備及廠房結(jié)構(gòu)均采用筏板基礎(chǔ)形式或大體積的獨(dú)立基礎(chǔ)。

1.1 氣候炎熱

迪拜夏季最高氣溫有時(shí)會(huì)達(dá)到50 ℃，盡管完全不下雨，但是經(jīng)常會(huì)觀測到100%的濕度，高溫多濕；且迪拜高溫時(shí)段長，項(xiàng)目所在地為沙土地質(zhì)，晝夜溫差大。

哈斯彥電站構(gòu)筑物設(shè)計(jì)基礎(chǔ)截面較大，存在大量筏板基礎(chǔ)，高度在2～3 m，屬于大體積混凝土。在迪拜如此炎熱的氣候條件下，大體積混凝土的溫度控制將是施工重點(diǎn)。

1.2 鄰海，地下水腐蝕性高

哈斯彥電站鄰近海邊，地下水成分接近海水，呈強(qiáng)堿性，pH高達(dá)12.1，腐蝕性強(qiáng)。電站大多數(shù)構(gòu)筑物基礎(chǔ)均在地下水位以下，強(qiáng)堿性地下水會(huì)加重混凝土的堿-骨料反應(yīng)，降低混凝土的耐久性，防腐設(shè)計(jì)和施工要求高。

2 混凝土配合比及原材料選擇

哈斯彥電站采用英美標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，執(zhí)行過程中兼顧當(dāng)?shù)匾?guī)范及習(xí)慣做法。當(dāng)?shù)仡A(yù)拌混凝土市場成熟，混凝土主要原材料均遵循英標(biāo)或歐標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)評定。

在本項(xiàng)目高溫、高腐蝕性的條件下，對混凝土要求低水化熱、高耐久性。原材料主要考慮水泥種類、骨料及外加劑的選擇，配合比設(shè)計(jì)按照低水灰比和低用水量雙控進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 水泥及水灰比

按照美標(biāo)ASTM或英標(biāo)BS的硅酸鹽水泥（OPC）一般早期強(qiáng)度較高，水化熱較大，不適于大體積混凝土，尤其是迪拜的炎熱氣候環(huán)境。

使用抗硫酸鹽水泥可以顯著提高混凝土的耐久性，尤其是在海水等高腐蝕性的環(huán)境中。但是由于抗硫酸鹽水泥生產(chǎn)過程中在高溫氧化條件下生成的硫氧化物對環(huán)境污染較大，阿聯(lián)酋綠色建筑法規(guī)限制了抗硫酸鹽水泥的使用。

通過咨詢當(dāng)?shù)鼗炷凉?yīng)商以及與業(yè)主及當(dāng)?shù)刈稍児镜臏贤ǎ紤]通過摻加礦物摻合料（礦粉、粉煤灰、?；郀t礦渣粉）的方式來提高混凝土的抗腐蝕性能，通過對比，粒化高爐礦渣粉為最優(yōu)選擇。

粒化高爐礦渣粉（又稱礦渣微粉）是優(yōu)質(zhì)的混凝土摻合料和水泥混合材，是當(dāng)今世界公認(rèn)的配制高耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的首選混合材料之一，具有如下特點(diǎn)：?；郀t礦渣粉可替代部分水泥配制混凝土，節(jié)約水泥用量，降低混凝土生產(chǎn)成本；低水化熱有利于防止大體積混凝土內(nèi)外溫差過大；硬化后的混凝土具有良好的抗硫酸鹽腐蝕性，降低和抑制氯離子擴(kuò)散性能，可有效抑制堿集料反應(yīng)，提高混凝土的耐久性；可以優(yōu)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B性能；礦渣粉的細(xì)度小于水泥的細(xì)度，對混凝土拌和物的和易性有明顯改善；阿聯(lián)酋市場有足夠產(chǎn)量支撐。

已有的研究結(jié)果表明，通過降低混凝土的水灰比，可以提高混凝土的密實(shí)性，相應(yīng)地提高了混凝土的力學(xué)性能及耐久性能[2]，同時(shí)低水灰比還可以有效降低水化熱，是防止炎熱氣候條件下混凝土施工時(shí)出現(xiàn)溫度裂縫的重要控制因素，因此阿聯(lián)酋建筑行業(yè)針對該地區(qū)的氣候條件，在相關(guān)規(guī)范中對水化熱也有較為詳細(xì)的規(guī)定。

綜上，迪拜哈斯彥電站項(xiàng)目從最大化降低水化熱及保證強(qiáng)度和耐久性出發(fā)，通過比選，膠結(jié)材料比例選定為34%硅酸鹽水泥＋66%?；郀t礦渣粉，水灰比控制在0.35左右，每立方米混凝土用水量140～150 kg，坍落度控制在（150±25 ）mm。

2.2 骨料

粗骨料的最大粒徑對混凝土的強(qiáng)度及和易性有明顯的影響，尤其對低水灰比的混凝土，最佳粒徑一般在16～20 mm。本工程在低水灰比的條件下，選用骨料最大粒徑不超過20 mm。同時(shí)，骨料中的堿含量是影響后期混凝土耐久性的重要因素之一，預(yù)拌混凝土在原材進(jìn)場時(shí)必須進(jìn)行堿含量的取樣檢測，嚴(yán)格控制其堿含量，滿足限值要求方可使用。

此外，骨料的溫度是影響混凝土溫度的主要因素之一。對其溫度控制主要是對骨料堆場進(jìn)行遮陽，同時(shí)在拌和前用冷水對骨料進(jìn)行降溫。

2.3 外加劑

在迪拜炎熱氣候條件下，本項(xiàng)目從降低水泥用量、降低混凝土的水化熱及加強(qiáng)耐久性的角度出發(fā)，選取添加了減水劑和防水劑。

選取的減水劑為特別針對炎熱氣候條件設(shè)計(jì)的種類，適于與粒化高爐礦渣粉混用，能顯著降低水灰比并延長混凝土和易性時(shí)長。

同時(shí)，防水劑通過疏水效應(yīng)和降低混凝土毛細(xì)管孔隙度，可提高混凝土的密實(shí)性，提高混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗化學(xué)腐蝕性，從而提高混凝土的耐久性。

3 混凝土工程施工要點(diǎn)

3.1 混凝土澆筑溫度控制

炎熱氣候條件下，溫度控制是主要考慮因素，尤其對大體積混凝土，需嚴(yán)控入模溫度，主要采用的控制措施為：

1）拌和原材料控溫：水的溫度對混凝土溫度影響很大，攪拌站拌和時(shí)采用冰水，同時(shí)對骨料在拌和前也進(jìn)行冰水降溫處理。

2）規(guī)劃罐車運(yùn)輸：避開一天中最熱的時(shí)間段，同時(shí)對罐車行駛路線上的交通狀況進(jìn)行觀察分析，盡量避開在交通擁堵時(shí)段進(jìn)行運(yùn)輸，混凝土罐車上口覆蓋保溫材料以降低運(yùn)輸過程中混凝土的升溫。

3）合理澆筑：對于大體積混凝土的澆筑，首先要進(jìn)行合理的分塊，安排合理的澆筑順序；同時(shí)混凝土采用分層澆筑，減小澆筑厚度，利用澆筑層面散熱，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。

3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵工序，特別是對大體積混凝土，主要包含保濕和降溫兩個(gè)方面[3-4]。

1）防止出現(xiàn)水分蒸發(fā)而干燥，進(jìn)而發(fā)展成深層裂縫。炎熱氣候條件下，澆筑完成后須立即用保溫材料進(jìn)行覆蓋，并灑水保濕。常見做法有，濕麻布＋塑料薄膜進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋。

2）為控制內(nèi)外溫差，避免不均勻發(fā)展造成拉伸裂縫。在已有的保濕措施基礎(chǔ)上，可采用厚5～10 cm的泡沫保溫板覆蓋基礎(chǔ)側(cè)面及頂面，要求更高的，可設(shè)置混凝土內(nèi)循環(huán)水降溫系統(tǒng)。

3.3 大體積筏板基礎(chǔ)溫控實(shí)例

哈斯彥電站項(xiàng)目一典型筏板基礎(chǔ)，平面尺寸53 m× 38 m，厚度2.0 m，澆筑完成之后灑水養(yǎng)護(hù)，因前期通過混凝土配合比優(yōu)化已大幅度降低了水化熱，故不再設(shè)置降溫措施，保溫措施為濕麻袋＋保溫板＋塑料薄膜，設(shè)置熱電偶測溫計(jì)監(jiān)測養(yǎng)護(hù)過程中混凝土內(nèi)外溫差。

基礎(chǔ)溫度監(jiān)測結(jié)果顯示保溫措施效果良好，混凝土內(nèi)部溫度未隨外界溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25 K以內(nèi)，絕對升溫未超過70 ℃，混凝土表面未出現(xiàn)任何溫度裂縫。

3.4 混凝土基礎(chǔ)外防腐措施

除從混凝土原材料及配合比等混凝土自身內(nèi)部因素出發(fā)提高其防腐及耐久性外，在施工過程中還可以在混凝

土澆筑養(yǎng)護(hù)完成后，在其外表面涂刷防護(hù)涂料，防止侵蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部從而起到阻隔作用，達(dá)到防腐蝕的 目的。

國內(nèi)在GB/T 50046—2018《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB/T 50224—2018《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中針對不同的腐蝕介質(zhì)、不同的腐蝕性等級規(guī)定了各種防護(hù)材料的選用和要求，在阿聯(lián)酋極熱鄰海的氣候條件下，其基礎(chǔ)外防腐涂料一般采用橡膠增強(qiáng)的瀝青乳液，該類產(chǎn)品造價(jià)低，施工簡單有效。

迪拜哈斯彥4×600 MW潔凈燃煤電站項(xiàng)目所采取的外防腐措施為：基礎(chǔ)墊層施工之前鋪設(shè)厚0.254 mm的塑料薄膜；墊層施工完成后，涂刷雙層瀝青防腐漆，然后進(jìn)行基礎(chǔ)施工；基礎(chǔ)施工完成之后再對所有基礎(chǔ)的外露表面涂刷雙層瀝青防腐漆；回填之前對所有防腐瀝青表面用塑料薄膜包裹，以防止回填過程中破壞瀝青防腐層。

4 結(jié)語

迪拜哈斯彥4×600 MW潔凈燃煤電站項(xiàng)目針對項(xiàng)目所在地獨(dú)有的極熱、高腐蝕環(huán)境特質(zhì)，通過混凝土內(nèi)外防腐相結(jié)合，如優(yōu)化配合比，選取合適的原材料，再配合施工過程中混凝土運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)、溫控等一系列控制措施，確保工程混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期耐久性能要求，工程實(shí)踐驗(yàn)證達(dá)到了預(yù)期目的，為炎熱氣候條件、高腐蝕性環(huán)境下混凝土工程中原材料控制、配合比優(yōu)化、現(xiàn)場施工等方面提供了借鑒和指導(dǎo)。

海外工程項(xiàng)目所處地質(zhì)及氣候環(huán)境各異，因而對于混凝土耐久性的要求更高，依賴于國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)往往無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，而且海外工程項(xiàng)目中總承包技術(shù)合同中一般對混凝土原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)均會(huì)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，開展相關(guān)工作前應(yīng)充分與業(yè)主及當(dāng)?shù)刈稍児緶贤ā?/p>

[1] 林恩亮.鋼筋混凝土基礎(chǔ)的腐蝕機(jī)理及防腐措施[J].福建建筑,2009 (7):44-46.

[2] 張慧麗.混凝土原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)[J].文摘版:工程技術(shù), 2015(37):93.

[3] 丁吉臣,郝占龍,郝家欣.礦渣粉對混凝土和易性及強(qiáng)度影響的研究 [J].福建建筑,2009(12):16-17.

[4] 何錦云,李清揚(yáng),王繼宗,等.粗骨料粒徑對低水膠比砼強(qiáng)度及和易 性的影響[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,22(2):24- 27.