高性能防腐混凝土研究与应用技术

高性能防腐混凝土研究与应用技术***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂建于渤海湾，一期工程填海面积约11.97平方公里，填土深度平均深度4~6m，填海规模居我冷轧、1550mm冷轧、硅钢等。由于***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂地下水和海水相连。因此要求各种建筑物结构设计使用年限为保证***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂混凝土结构的耐久性，***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂地基处理的方案，第一类流量而变化，其中主要是氯盐。以Cl—计，海水中的含量约为在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发，一是海水中Cl-侵蚀，二果表明，海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是化速度远远低于Cl-渗透速度，中等质量的混凝土自然碳化速度平均其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型防腐阻锈剂防抗氯离子渗透性为特征,其优异的耐久性和性能价格比已受到国际上完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表类、脂肪酸类有机阻锈剂（如西卡的Ferrogard901、903）国内生产冶建院（洪乃丰）RI-C2（粉剂）和复合型（鞍该方法是通过引入一个外加牺牲阳极或直流电源来抑制钢筋电改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取根本措施和补充措性能，即采用高性能混凝土；再找出破坏作用的主次先后,对主因和导因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措后根据不同构件和部位，经可能提高钢筋保护层厚度（一般不小于量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要对于具体工程而言，耐久性方案的设计必须考虑当地的实际情根据设计院提出的***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂主要部土结构提出具体的耐久性方案。下表1为***京唐钢***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂地下工程海工高性能混凝土结构耐久性方案表1结构部位保护层厚度mm混凝土强度等级混凝土性能要求辅助措施水下区水位变动区钻孔灌注桩7070C25-C35可泵送/水下浇灌、早强、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层PHC预应力管桩7070C80（蒸养）早强、耐腐蚀、抗冻融、弹性模量适宜、收缩徐变小上部为不拆除的钢套筒CFG桩7070C20-C30早强、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层承台7070C30-C45可泵送、早强、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层扩展基础7070C30-C45可泵送、收缩徐变小、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层埋置较深设备基础7070C30-C45可泵送、收缩徐变小、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层地下室及箱体基础7070C35-C45可泵送、收缩徐变小、高抗渗、耐腐蚀、抗冻融水位变动区部位涂防腐蚀涂层板、墙等面形结构4050C35-C45可泵送、耐腐蚀、抗冻融涂防腐蚀涂层梁、柱等条形结构4550C35-C45可泵送、收缩徐变小、耐腐蚀、抗冻融涂防腐蚀涂层水泥物理分析表23d7d28d3d7d28d3.07/39403:234:4828.00合格6.27.69.026.352.9磨细矿渣(矿渣微粉)物理分析表3物理分析流动度比%比表面积（勃氏法）cm2/g7d活性指数%28d活性指数%密度g/cm3试验结果994780942.90粉煤灰的物理分析表4物理分析45μm筛余%需水量比%活性指数（28d抗压强度比）%含水率%烧失量%SO3%密度g/cm3试验结果26.40.20.832.23碎石筛分析表5筛孔尺寸（mm）分计筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）53.0///37.5///31.5///26.52204.4425.02926.5569.524.04.75607922.3630698筛底碎石主要物理指标表6含泥量（%）泥块含量（%）压碎指标值（%）针片状含量（%）0.20.03.0吸水率（%）表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）坚固性（%）0.7527102.0依据GB/T14685-2001标准，所试验项目符合碎石技术要求。混凝土配制试验采用碎石为5～25mm连续级配碎石。砂子筛分析表74.752.360.600.300.15筛底细度模数第分计筛余重量（g）45.848.960.472.1次筛分分计筛余重量（%）9.29.821.729.43.4Mf12.60累计筛余重量（%）931539699第次筛分分计筛余重量（g）45.349.659.573.3Mf22.59分计筛余重量（%）9.921.729.43.3累计筛余重量（%）9315397平均累计筛余重量（%）93153972.60砂子主要物理指标表8含泥量（%）泥块含量（%）表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）坚固性（%）0.60.52610防腐阻锈型防水剂掺入混凝土中的性能试验结果表9检验项目JC474-1999砂浆、混凝土防水剂规定值试验结果一等品合格品NST净浆安定性合格合格/泌水率比，%不大于5070/凝结时间差，min初凝-90/终凝-/抗压强度比，%3d907d28d90渗透高度比，%不大于3040氯离子含量，%-0.002碱含量，%-对钢筋的锈蚀作用对钢筋无锈蚀作用对钢筋无锈蚀作用泵送剂抗压强度比表10编号塌落度水MPa平均值%MPa平均值%MPa平均值%1/25泵送剂塌落度损失率、钢筋锈蚀表11编号（mm）30min后塌落度（mm）60min后塌落度（mm）钢筋锈蚀h9210新拌砂浆法无钢筋锈蚀干湿冷热循环试验表12产品型号60个循环后试件情况评定NST-7钢筋表面无锈蚀合格AMCI钢筋表面无锈蚀合格西卡901钢筋表面无锈蚀合格RI-1C2钢筋表面无锈蚀合格CGM-501钢筋表面无锈蚀合格混凝土的坍落度按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法标准》试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》新瀛教授建立起来的混凝土渗透性快速测定法。NEL法是利用Nernst-Einstein方程，通过快速测定混凝土中氯离子扩散系数来评价混凝土渗透性。将标准养护28天的混凝土试件切割成100×100×50mm度至少大于一倍最大骨料粒径上下表面平整且不存在浮浆层的试使真空室内负压持续稳定在上限-0.08MPa及下限-0.06MPa之间，保借见钢渣和矿渣双掺混凝土配合比试验经验，掺和料按40%、掺和料按40%、50%、60%掺量混凝土配合比试验数据表13灰矿渣/粉度%性水例1---0差2好3好4好52：1好掺和料按40%、50%、60%掺量混凝土各龄期强度表14矿渣/粉例125.234.00-226.933.298401:139.528.931.9941:148.526.127.481601:1529.031.492452:1矿渣和粉煤灰比例2:1，混凝土强度基本相同。高土搅拌站采用CON-10泵送剂与钢筋阻锈剂单一型复合一起掺入混混凝土外加剂有限公司生产的NST防腐阻锈型高性能混凝土防水剂C30、C35海工高性能混凝土配合比表15灰塌落度%水--差好 好塌落度小好好好鞍山；30H、35H建科院和贵州；35C冶建院；35RC30、C35高性能海工混凝土配合比实测抗压强度表16序号矿渣/例0-//0 ////////鞍山；30H、35H建科院和贵州；35C冶建院；35R30N与30J相比3天强度低以外，7天、28天、56天强度高6%-20%；30H泌水严重影响强度。35C泌水；35R用水量高，28天用加热的石腊予以密封。在侧面上顺长度方向用铅笔以10毫米间距高性能海工混凝土的碳化性能表17编号碳化深度(mm)编号碳化深度(mm)28天28天35J0.340.340.8735X0.380.200.6235C0.030.030.7035N0.100.100.6135R0.100.100.8135H0.690.200.64掺阻锈剂和双掺（粉煤灰和矿渣）混凝土比不掺阻锈剂和不双掺2将试件安放在支承体上，并定出换能器或敲击及接收点的位高性能海工混凝土的抗冻性能表18编号冻融循环300次备注质量损失(%)相对动弹性模量(%)35J0.4055.741.7冻融循环125次35R2.0095.795.735X-0.5082.482.435N94.994.935H0.9571.271.2从表18可以看出35J不掺阻锈剂和双掺（矿渣粉和粉煤灰）混凝土相对动弹性模量在71.2%-95.7%，始工作，使真空室内负压持续稳定在上限-0.08MPa及下限-0.06MPa稳定在上限-0.08MPa及下限-0.06MPa高性能混凝土抗氯离子渗透性能表19编号表观Cl-扩散系数Da(10-12m2/s)备注35J此中Da值28天时的测试值35R35C35X2.33635N35HRI-C2粉剂另一种是复合型阻锈剂（如：鞍山鹏程NST液体；北按胶凝材料400kg/m3计算阻锈剂掺量，掺量按以上厂家使用说带引气泵送剂（元/带引气泵送剂掺量带引气泵送剂费用（元/m）合计费用6800（元/3125（元/6800（元/3125（元/8000（元/3125（元/6200（元////NST4300（元////设部科技发展促进中心和建设行业科技成果评估。评估意见中阐述“该项目采用无机—有机复合的防腐阻锈技术，辅之以高浓度型高效减水剂、引气剂等组分，研制出低碱、无氯的多功能混凝土防水剂，能有效防止因阻锈组分与其它组分适应性不好造成的混凝土性能缺平，具有较好的推广应用前景”。6.2***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂地下混凝土工程使在***京唐钢铁有限公司钢铁大厂炼铁系统、炼钢系统、连铸系6.3***京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂地下混凝土工程使水等工程使用粉煤灰和矿渣粉作为高性能海工混凝土掺合料替代部在***京唐钢铁有限公司钢铁大厂工程中的河北建勘1580桩基统等工程使用粉煤灰和矿渣粉作为高性能海工混凝土掺合料替代部在***京唐钢铁有限公司钢铁大厂2250mm热轧加热炉、炼铁工粉双掺量160kg，C35P8F300粉煤灰和矿渣粉双掺量170kg，每m3混凝土掺粉煤灰和矿渣粉节约4.80元，总计节约356