第一篇：海工混凝土腐蝕原理及外加電流陰極保護(hù)措施

海工混凝土腐蝕原理及外加電流陰極保護(hù)措施

摘要：本文介紹了海工混凝土的腐蝕原因，及破壞特征。根據(jù)海工混凝土的耐久性受cl離子滲透速度的影響，介紹了電流陰極保護(hù)的化學(xué)原理及并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)探討了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，并描述了系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試的主要施工工藝。

關(guān)鍵詞：海工混凝土；腐蝕；陰極保護(hù)

引言

海工混凝土是指在海濱、海水中或受海風(fēng)影響的環(huán)境中服役，受海水以及受海風(fēng)侵?jǐn)_的混凝土。其包括海岸工程和近海工程以及雖在岸上，但受到海水或海洋大氣的物理化學(xué)作用的構(gòu)筑物所用混凝土如：海港、入海河口整治、臨近入?？诘膬?nèi)河港、橋梁等。由于經(jīng)常地或周期性地與海水接觸，受到海水或海洋大氣（含有氯離子），或受波浪、流水的沖擊、磨損等作用，而遭受損害，縮短使用年限[1-2]。海工混凝土破壞特征及原理

海工混凝土建筑物在氯鹽、鎂鹽、硫酸鹽大量存在的環(huán)境中，水位變化區(qū)及其上部結(jié)構(gòu)：受大氣腐蝕破壞；水位變化區(qū)中主要存在鹽類(lèi)的結(jié)晶膨脹、高堿性物質(zhì)溶析、海鹽對(duì)混凝土侵蝕、凍融循環(huán)、干濕交替破壞；水位線以下區(qū)域： 受海水化學(xué)侵蝕破壞。

海水含有大量Cl-，海風(fēng)、海霧中也含有Cl-，海砂中更含有不等量的Cl-。在我國(guó)近海碼頭、護(hù)坡和防護(hù)堤等鋼筋混凝土建筑物中，以Cl-腐蝕帶來(lái)的鋼筋破壞十分突出。沿海不經(jīng)技術(shù)處理就使用海砂的現(xiàn)象亦日趨嚴(yán)重，這也為Cl-引起鋼筋銹蝕破壞創(chuàng)造了條件。大量數(shù)據(jù)表明，海工混凝土結(jié)構(gòu)中影響鋼筋銹蝕的關(guān)鍵因素是Cl-，其在集聚在鋼筋表面，并帶來(lái)了電化學(xué)腐蝕。研究數(shù)據(jù)表明，影響海工混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-滲透速度。陰極保護(hù)的電化學(xué)原理

鋼筋作為電化學(xué)反應(yīng)的陽(yáng)極，在腐蝕必須同時(shí)放出自由電子。采取引入一個(gè)外加犧牲陽(yáng)極或直流電源使構(gòu)筑物中的鋼筋電位小于平衡電位。使得自由電子不在鋼筋表面任何地方溢出，就可使鋼筋不再腐蝕[3-4]。而且均勻地接受自由電子，從而達(dá)到了陰極保護(hù)效果。

鋼筋混凝土外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由1.外加直流電源（極化電源），2.直流分布器件（輔助陽(yáng)極），3.導(dǎo)電電解質(zhì)溶液（潮濕的混凝土），4.被保護(hù)金屬構(gòu)筑物（陰極），5.導(dǎo)電回路系統(tǒng)（導(dǎo)線、電纜及配件），6.評(píng)價(jià)控制配件（探測(cè)針、參比電極、控制臺(tái)等）。

保護(hù)電流密度計(jì)是混凝土外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要參數(shù)[5]。一般來(lái)說(shuō)保護(hù)電流密度過(guò)小，會(huì)使系統(tǒng)達(dá)不到保護(hù)效果；電流過(guò)大，則容易出現(xiàn)“析氫”的危險(xiǎn)，典型的陰極保護(hù)電流密度在0.2 ～20ma。保護(hù)電流密度的設(shè)計(jì)一般是由鋼筋的腐蝕狀態(tài)和混凝土的狀態(tài)（主要是氯離子含量）以及環(huán)境的溫度和濕度決定的。

電流分布均勻性決定了混凝土外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。電流分布不均勻易出現(xiàn)局部保護(hù)力度過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象。而設(shè)計(jì)電流過(guò)大或電流分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致過(guò)保護(hù)，在此條件下，鋼筋有氫脆斷裂的危險(xiǎn)，另外導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間的握裹力下降，影響鋼筋構(gòu)筑物的承載能力。但是混凝土的高阻抗性和鋼筋的多層布置本身就決定了電流在鋼筋中分散的不均勻性。一般來(lái)說(shuō)，靠近陽(yáng)極一側(cè)的鋼筋受到較大的保護(hù)電流。BertoliniL等在他們的研究報(bào)告中指出大約70%～ 90%的總電流流向靠近陽(yáng)極的第一層鋼筋。對(duì)于新建或已被氯離子污染的混凝土中大約90%的總電流流向離陽(yáng)極25an范圍內(nèi)的鋼筋。對(duì)實(shí)際狀態(tài)和所處環(huán)境有著顯著差異的區(qū)域，分別構(gòu)成彼此獨(dú)立的陰極保護(hù)回路，通常建議分區(qū)面積為50?100?O?；炷镣饧与娏麝帢O保護(hù)系統(tǒng)的組成

在鋼筋混凝土中使用的輔助陽(yáng)極系統(tǒng)主要有：?{硅鑄鐵輔助陽(yáng)極、鉑鈮輔助陽(yáng)極、MMO輔助陽(yáng)極、柔性陽(yáng)極等。陰極保護(hù)系統(tǒng)電纜分陰極電纜、陽(yáng)極電纜以及參比電纜，實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)以顏色不同而區(qū)分，由于混凝土外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間正常的運(yùn)行，一般采用XLPE塑料電纜。根據(jù)設(shè)計(jì)，電源系統(tǒng)應(yīng)該能給每個(gè)分區(qū)獨(dú)立供電，電源系統(tǒng)應(yīng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。適合長(zhǎng)期埋入混凝土中的參比電極包括銀/氯化銀（AG/AGCL/0.5M KCL）參比電極和MN/ MN02/0.5M NAOH-雙聯(lián)參比電極。便攜式參比電極包括AG/AGCL/ 0.5M KCL和標(biāo)準(zhǔn)甘汞雙聯(lián)電極。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是在線監(jiān)測(cè)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示）；遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)便利；恒電流控制報(bào)警功能；自動(dòng)極化測(cè)試；自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和保存。混凝土外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝，對(duì)于新建結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極材料可在澆注混凝土前預(yù)埋在構(gòu)件中，對(duì)于維修就有建筑物，可根據(jù)該建筑物的維修施工方案采用預(yù)埋或者構(gòu)建表面開(kāi)槽預(yù)埋的方式進(jìn)行安裝，無(wú)論采用那種安裝方式，都必須在每一安裝步驟中嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)試，如陽(yáng)極與陽(yáng)極之間的電連接、被保護(hù)體間的電連接、陽(yáng)極與陰極間的絕緣等。

當(dāng)考慮對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用陰極防護(hù)時(shí)，必須確保每一個(gè)區(qū)內(nèi)的鋼筋是電連續(xù)的。不連續(xù)的埋入鋼筋將不會(huì)受到陰極防護(hù)，并且可能遭受相反的影響。

根據(jù)EN12696： 2000，條款7.1電連續(xù)性，測(cè)量任意兩點(diǎn)鋼筋的點(diǎn)連續(xù)性，若采用交流阻抗表測(cè)量得到的電阻值小于1D之間表明（鋼筋是）電連續(xù)的，若采用直流電壓表進(jìn)行正負(fù)極正反接測(cè)得此兩點(diǎn)間電位差小于2mV，即表明電連續(xù)性符合要求。結(jié)論

混凝土外加電流陰極保護(hù)是鋼筋混凝土最有效的保護(hù)方式之一，它是通過(guò)外加電流使鋼筋極化到一定電位，從而使鋼筋陽(yáng)極反應(yīng)發(fā)生在鈍化區(qū)，降低鋼筋的腐蝕速率；外加電流陰極保護(hù)還可以在一定程度上使混凝土堿化和阻止氯離子在鋼筋表面的聚集；陰極保護(hù)過(guò)程中極化電流不宜過(guò)大，應(yīng)盡量避免“析氫”反應(yīng)的發(fā)生；混凝土外加電流陰極保護(hù)保護(hù)電流密度的設(shè)計(jì)一般是由鋼筋的腐蝕狀態(tài)和混凝土的狀態(tài)以及環(huán)境的溫度和濕度決定的；陽(yáng)極的性能和布局以及陰極保護(hù)的分區(qū)決定了混凝土陰極保護(hù)的穩(wěn)定可靠性；混凝土陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝主要是電連接和電連續(xù)性的安裝，通電前應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：淺談海工高性能混凝土的施工控制

淺談海工高性能混凝土的施工控制

摘 要： 海工高性能水泥混凝土在近年來(lái)的應(yīng)用十分廣泛，但在施工控制過(guò)程中海工高性能水泥混凝土受溫度、原材料等諸多外界因素的影響較大，不易控制。本文根據(jù)遼河特大橋工程及廈漳跨海大橋工程，對(duì)海工水泥混凝土施工控制的一些特點(diǎn)和難點(diǎn)做了簡(jiǎn)單的分析闡述，有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞： 高性能水泥混凝土； 施工控制； 海工水泥混凝土 1 前言：

遼河特大橋位于遼河入?？?，連接遼寧省營(yíng)口、盤(pán)錦兩市。是我國(guó)長(zhǎng)江以北跨徑最大、塔身最高的斜拉橋，同時(shí)也是我國(guó)第一座積雪冰凍地區(qū)的大跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁。

廈漳跨海大橋位于漳州九龍江入?？?，北連廈門(mén)海滄投資區(qū)，南接招商局中銀經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。大橋主體部分為雙塔斜拉橋，南汊為每跨70米的連續(xù)鋼構(gòu)。橋面行車(chē)道寬度為33米。遼河特大橋與廈漳跨海大橋均采用海工高性能混凝土技術(shù)，而選用的海工高性能水泥混凝土因其膠凝材料種類(lèi)多，高外加劑摻量，混凝土的工作性能難以控制，坍落度損失較大，不利于運(yùn)輸，本文主要是針對(duì)以上兩個(gè)工程中混凝土的施工過(guò)程控制進(jìn)行總結(jié)和分析，對(duì)施工具有一定的指導(dǎo)意義。本文為本人在XXXXXXX工作期間所參建項(xiàng)目（遼河特大橋工程及廈漳跨海大橋）針對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工控制的工作總結(jié)，針對(duì)海工水泥混凝土施工不易控制的特點(diǎn)，根據(jù)遼河特大橋和廈漳跨海大橋工程的特點(diǎn)，本文從原材料和溫度兩個(gè)方面總結(jié)了以下一些在類(lèi)似條件下控制中需要注意的要點(diǎn)。原材料： 2.1，外加劑

高外加劑摻量也是海工高性能水泥混凝土的一大特點(diǎn)，因?yàn)榧尤肽z凝材料的眾多混凝土?xí)兊暮苷常ɡ缭谶|河特大橋工程水泥混凝土所用的膠凝材料中就加入了微硅灰），往往坍落度達(dá)到要求了，可是擴(kuò)展度卻嚴(yán)重不夠。這個(gè)時(shí)候略微的提高外加劑的摻量能夠改善混凝土的流動(dòng)性，但還存在一個(gè)問(wèn)題，就是外加劑的摻量大了，水泥混凝土澆筑到最后階段時(shí)的浮漿會(huì)增多，會(huì)造成混凝土的強(qiáng)度不均勻。海工高性能水泥混凝土是嚴(yán)禁二次加水的，所以應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)備有適當(dāng)?shù)臏p水劑以便調(diào)整。因?yàn)樗捎玫耐饧觿┦且后w的，并且針對(duì)遼寧的酷寒，采用的減水劑中還摻有抗凍劑的成分，極易爆炸，所以在拌合現(xiàn)場(chǎng)下達(dá)禁煙及明火令。外加劑一般采用的都是國(guó)內(nèi)知名的外加劑廠家，出場(chǎng)質(zhì)量可靠，但存在一個(gè)問(wèn)題，那就是外加劑和種類(lèi)眾多的膠凝材料能否充分的反應(yīng)以及良好契合的問(wèn)題。簡(jiǎn)單的用幾個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量外加劑的質(zhì)量是不可靠的。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，措施是請(qǐng)來(lái)外加劑廠的技術(shù)員在試驗(yàn)室內(nèi)近1個(gè)月不間斷的試配配合比，要求廠方在配方上做到微調(diào)能和遼河特大橋工程當(dāng)?shù)厮捎玫牟牧狭己梅磻?yīng)以保證海工水泥混凝土的高性能。拌合站中外加劑的儲(chǔ)存是儲(chǔ)存在一個(gè)大罐中的，為避免因氣候原因可能會(huì)造成外加劑流體的濃度不均的問(wèn)題，在貯存罐中加入振蕩器以保持外加劑的濃度均勻。2.2，膠凝材料：

因?yàn)楦咝阅芩嗷炷恋哪z凝材料眾多，在遼河特大橋工程，膠凝材料就有水泥、粉煤灰、礦粉及微硅灰四種之多。而廈漳跨海大橋工程也有水泥、粉煤灰和礦粉三種。我們?cè)谶x料方面精挑細(xì)選選擇性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)的膠凝材料以滿足施工的需要。這么多的膠凝材料的反應(yīng)時(shí)相當(dāng)復(fù)雜的，這就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水泥混凝土出現(xiàn)的各種狀態(tài)來(lái)微調(diào)以達(dá)到混凝土具有良好的工作性的目的。措施是在前場(chǎng)看盤(pán)前三車(chē)水泥混凝土每車(chē)都對(duì)混凝土的工作性進(jìn)行檢查（包括塌落度，擴(kuò)展度及含氣量），以及后續(xù)每三車(chē)都對(duì)工作性做以檢測(cè)以便配合后場(chǎng)對(duì)施工配合比的微調(diào)。以及對(duì)膠凝材料的投料順序進(jìn)行了多次調(diào)整以保證眾多的膠凝材料能夠較穩(wěn)定充分的發(fā)揮。還有膠凝材料的溫度也是控制的一大要點(diǎn)，進(jìn)場(chǎng)的膠凝材料溫度通常是很高的，如何能在不影響施工進(jìn)度的前提下使膠凝材料保證在合適的溫度適合水泥混凝土的拌制是個(gè)控制的難點(diǎn)。措施是多豎立膠凝材料儲(chǔ)料罐以及利用水冷原理對(duì)膠凝材料儲(chǔ)存罐體的降溫。2.3，集料：

在集料的各項(xiàng)指標(biāo)中集料的級(jí)配是很重要的，選取良好級(jí)配的集料拌制混凝土是我們首要措施。以及集料的含泥量對(duì)海工高性能混凝土的影響是巨大的，所以在含泥量這項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)和控制上是相當(dāng)嚴(yán)格的，不合格的堅(jiān)決不允許進(jìn)場(chǎng)。針片狀也是控制集料質(zhì)量的一大要點(diǎn)。集料的其他各項(xiàng)指標(biāo)也是控制中的重點(diǎn)。每次開(kāi)盤(pán)前對(duì)于集料含水率的準(zhǔn)確測(cè)定也是一大控制要點(diǎn)，應(yīng)對(duì)措施是以每4個(gè)小時(shí)為一個(gè)臺(tái)班，每一個(gè)臺(tái)班測(cè)定一次含水率以便對(duì)集料的含水率隨時(shí)掌握，便于我們對(duì)施工配合比的隨時(shí)調(diào)整。3 溫度：

3.1，原材料溫度：

㈠,嚴(yán)格控制好水泥混凝土的出機(jī)溫度，出機(jī)溫度即水泥混凝土拌合完成離開(kāi)攪拌機(jī)時(shí)的溫度。海工高性能水泥混凝土的出機(jī)溫度不能過(guò)高，過(guò)高會(huì)影響海工水泥混凝土的流動(dòng)性，造成較大的坍落度損失，不利于水泥混凝土的長(zhǎng)途運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)的施工。當(dāng)然出機(jī)溫度也不宜過(guò)低，過(guò)低的出機(jī)溫度會(huì)對(duì)混凝土的工作性能產(chǎn)生很大的影響。

㈡,嚴(yán)格控制好水泥混凝土的入模溫度。水泥混凝土的入模溫度一直是我們現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土控制的一個(gè)重要指標(biāo)。入模溫度過(guò)高，再加上水泥的水化反應(yīng)始終在放出大量的熱量，會(huì)造成混凝土內(nèi)部局部溫度驟然升高，會(huì)造成水泥混凝土的開(kāi)裂造成質(zhì)量問(wèn)題。反之，若水泥混凝土的入模溫度過(guò)低，會(huì)對(duì)混凝土早期的強(qiáng)度增長(zhǎng)產(chǎn)生巨大影響，嚴(yán)重影響水泥混凝土的強(qiáng)度。一般將入模溫度控制在8℃-30℃。

針對(duì)以上水泥混凝土的溫度問(wèn)題我們的應(yīng)對(duì)措施是：

a在廈漳跨海大橋工程，夏季是非常炎熱的，需嚴(yán)格控制水泥等膠凝材料的入場(chǎng)溫度，因?yàn)?，膠凝材料例如水泥在出場(chǎng)的時(shí)候溫度是很高的，而在夏天通過(guò)密閉的水泥罐車(chē)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存入拌合站的水泥罐中溫度并沒(méi)有損失多少，仍然會(huì)保有60攝氏度以上的高溫。這種溫度的膠凝材料不能直接用于水泥混凝土的拌合。應(yīng)對(duì)措施是拌合站多豎立膠凝材料儲(chǔ)存罐，盡量讓剛進(jìn)場(chǎng)的膠凝材料在膠凝材料罐中貯存3-4天，同時(shí)對(duì)膠凝材料儲(chǔ)存罐的頂部加上噴淋設(shè)施讓冷水從頂部沿罐體外壁流下利用簡(jiǎn)單的水冷原理給膠凝材料降溫。這樣的好處是能保證施工進(jìn)度不受影響，也能保證不用過(guò)熱的膠凝材料以達(dá)到控制海工高性能水泥混凝土的出機(jī)和入模溫度。并且同時(shí)使用機(jī)制冷水拌合，進(jìn)一步的控制水泥混凝土的溫度。在現(xiàn)場(chǎng)每隔1小時(shí)就用紅外線測(cè)溫槍測(cè)量一次水泥混凝土溫度以便隨時(shí)控制。通過(guò)以上措施，在炎熱的漳州也能使水泥混凝土的入模溫度控制在30℃以下。

圖示為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水泥混凝土入模溫度。

b冬季：在遼河跨海大橋工程，冬季是非常冷的，寒風(fēng)凜冽。經(jīng)測(cè)量，通常裸露在外集料的溫度都會(huì)達(dá)到零下10度左右，采取的措施是給集料堆場(chǎng)加蓋加門(mén)使之成為一個(gè)簡(jiǎn)易的大庫(kù)房，里面放置兩臺(tái)大功率的熱鼓風(fēng)機(jī)不間斷的鼓風(fēng)，這樣集料的溫度有顯著的升高。并且用活動(dòng)板材將拌合樓封閉起來(lái)僅留下出料口，這樣的好處是拌合樓這樣一個(gè)相對(duì)小的環(huán)境內(nèi)攪拌機(jī)周?chē)臏囟炔粫?huì)過(guò)低。其次是對(duì)拌合用水的加熱，拌合用水加熱溫度不到45℃不允許開(kāi)盤(pán)。在現(xiàn)場(chǎng)每隔1小時(shí)就用紅外線測(cè)溫槍測(cè)量一次混凝土溫度隨時(shí)控制。通過(guò)以上措施，在遼寧零下20℃的天氣里，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出的入模溫度是10-13℃。

圖示為將混凝土拌合站封閉 圖示為給砼運(yùn)輸車(chē)罐體加掛棉氈以起到保溫效果

3.2，外界溫度：

對(duì)于氣候條件較為復(fù)雜的海上環(huán)境，我們針對(duì)漳州炎熱夏季和遼寧酷寒的冬季這樣的氣候條件做了大量的工作。在混凝土澆筑前，在炎熱的漳州，采取搭遮陽(yáng)棚避免陽(yáng)光的直射造成模板的溫度過(guò)高，保證澆筑后混凝土表面無(wú)裂縫、無(wú)明顯氣泡、無(wú)明顯色差、無(wú)明蜂窩麻面。而在嚴(yán)寒的遼寧采取在拖泵處搭棚升火的方式避免水泥混凝土的溫度損失過(guò)快，不影響水泥混凝土早期強(qiáng)度的增長(zhǎng)。4 其他的一些注意事項(xiàng)

施工過(guò)程中還應(yīng)注意到一些問(wèn)題： ⑴水泥混凝土施工

水泥混凝土澆注時(shí)，水泥混凝土下料口與澆筑面之間距離不能過(guò)大，否則混凝土易離析，振搗時(shí)以水泥混凝土表面出漿為宜，同時(shí)應(yīng)避免漏振和過(guò)振。⑵水泥混凝土養(yǎng)護(hù)

水泥混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)確保水泥混凝土表面不受污染；充分合理的養(yǎng)護(hù)是保證水泥混凝土硬化后表面和內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵。5 結(jié)語(yǔ)

在兩個(gè)工地的海工高性能水泥混凝土控制中，將水泥混凝土澆筑過(guò)程中的施工記錄登記整理成冊(cè)，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為對(duì)高性能水泥混凝土的控制提供了大量翔實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

海工高性能水泥混凝土的施工過(guò)程控制是一項(xiàng)艱難復(fù)雜并且費(fèi)心費(fèi)力的工作，需要專(zhuān)心細(xì)致的對(duì)待，平時(shí)多觀察，多思考，多動(dòng)腦筋，多多對(duì)反常的現(xiàn)象仔細(xì)分析，才能更好的掌握控制要點(diǎn)，保障施工即使有序的完成。主要參考文獻(xiàn)：

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