關鍵詞：特大橋 海工混凝土 耐久性 淺談 應用
0 引言
由於陳家貢灣特大橋處於海水環境，海水環境對於橋樑混凝土結構具有強腐蝕性，按照一級公路橋樑結構100年設計基準期和本工程使用年限的要求進行結構耐久性設計，爲保證陳家貢灣特大橋混凝土結構的耐久性，本工程採取了以高性能混凝土技術爲核心的綜合耐久性技術方案。然而我國目前尚沒有大型海洋工程超長壽命服役的相關技術規範，高性能混凝土的設計、生產、施工技術在工程中的應用尚爲空白，因此結合陳家貢灣特大橋工程的具體要求，研究跨海大橋混凝土結構耐久性策略和高性能混凝土的應用技術極爲迫切和重要。
1 陳家貢灣特大橋混凝土結構佈置和耐久性設計
1.1 陳家貢灣特大橋混凝土結構佈置 陳家貢灣特大橋孔數—孔徑（孔—米）爲60—30m，爲裝配式預應力混凝土連續T樑橋，橋樑上部結構：六孔一聯、全橋共十聯，行車道板與橋面鋪裝採用剪力鋼筋連接；橋樑下部結構：橋墩採用雙懸臂預應力薄壁墩，墩柱爲主截面3×1.5米的帶豎肋矩形截面，基礎採用柱式臺、樁基礎或重力臺、擴大基礎。混凝土設計強度根據不同部位在C35～C50之間。
1.2 陳家貢灣特大橋附近海域氣象環境 陳家貢灣特大橋地處東亞季風比較發達的黃海之濱，受季風和海洋氣候的影響，四季變化比較明顯，屬南溫帶溼潤季風氣候類型：夏季空氣溼潤，雨量充沛；冬季氣候乾燥，時長稍寒。多年年平均最低氣溫爲9.1℃、最高氣溫爲15.9℃。最熱出現在八月，月平均氣溫爲25℃，最冷出現在一月，月平均氣溫爲-4.5℃。年平均相對溼度爲72%，累年全年蒸發量平均爲1462.2毫米，其中全年以五月份爲最高，累年平均達到180.1毫米，一月最小，僅爲54.8毫米，海區全年鹽度一般在15.00～34.00‰之間變化，屬強混合型海區，海洋環境特徵明顯。
1.3 陳家貢灣特大橋面臨的耐久性問題 在海洋環境下結構混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環境介質侵蝕引起，主要表現形式有鋼筋鏽蝕、鹽類侵蝕、凍融循環、溶蝕、鹼-集料反應和衝擊磨損等。陳家貢灣特大橋位於東亞季風比較發達的黃海之濱，因爲天氣較暖，嚴重的凍融破環和浮冰的衝擊磨損可不予考慮；鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和鹼骨料反應破壞則可以通過控制混凝土組分來避免；這樣鋼筋鏽蝕破壞就成爲最主要的腐蝕荷載。混凝土中鋼筋鏽蝕可由兩種因素誘發：一是海水中Cl-侵蝕，二是大氣中的CO2使混凝土碳化。國內外大量工程調查和研究結果表明：海洋環境下導致混凝土結構中鋼筋鏽蝕破壞的主要因素是Cl-進入混凝土中，並在鋼筋表面集聚，促使鋼筋產生電化學腐蝕。在陳家貢灣特大橋周邊沿海地區調查中亦證實，海洋環境中混凝土的碳化速度遠遠低於Cl-滲透速度，混凝土碳化速度平均爲3mm/10年。因此，影響陳家貢灣特大橋結構混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-滲透速度。
2 提高海工混凝土耐久性的技術措施
提高海工耐久性混凝土的主要技術措施有：
2.1 海工耐久性混凝土 其技術途徑是採用優質混凝土礦物摻和料和聚羧酸高效減水劑複合，配以與之相適應的水泥和級配良好的粗細骨料，形成低水膠比，高密實、高耐久的混凝土材料。
2.2 提高混凝土保護層厚度 這是提高海洋工程鋼筋混凝土使用壽命的最爲直接、簡單而且有效的方法。但是保護層厚度並不能不受限制的任意增加，當混凝土保護層過薄時，易形成裂縫等缺陷使保護層失去作用，鋼筋過早鏽蝕，降低結構強度和延性；當保護層厚度過厚時，由於混凝土材料本身的脆性和收縮會導致混凝土保護層出現裂縫反而削弱其對鋼筋的保護作用。
2.3 混凝土保護塗層 完好的混凝土保護塗層具有阻絕腐蝕性介質與混凝土接觸粘結的特點，其於砼粘結力不小於1.5Mpa，並且與砼表面的強鹼性相適應，延長混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分塗層本身會在環境的作用下老化，逐漸喪失其功效，一般壽命在5～10年，只能作輔助措施。
2.4 阻鏽劑 阻鏽劑通過提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩定鋼筋表面的氧化物保護膜，其品質對混凝土的主要物理性能、力學性能無不利影響，從而延長鋼筋混凝土的使用壽命。但由於其有效用量較大，作爲輔助措施較爲適宜。
3 加強陳家貢灣特大橋結構混凝土耐久性措施
改善混凝土和鋼筋混凝土結構耐久性需採取的措施：①從材質本身的性能出發，提高混凝土材料本身的耐久性能，例如採用高效減水劑和高效活性礦物摻合料。②找出破壞混凝土耐久性作用的內在因素和外在因素，對主因和次因對症施治，並根據具體情況採取除高性能混凝土以外的補充措施，例如綜合防腐措施。採用高性能混凝土是在惡劣的海洋環境下提高結構耐久性的基本措施，然後根據不同構件和部位，儘可能提高鋼筋保護層厚度（一般不小於50mm），某些部位還可複合採用保護塗層或阻鏽劑等輔助措施，形成以高性能海工混凝土爲基礎的綜合防護策略，有效提高陳家貢灣特大橋混凝土結構的使用壽命。
因此，陳家貢灣特大橋混凝土結構的耐久性基本方案是：首先，混凝土結構耐久性基本措施是採用高性能混凝土，同時依據混凝土構件所處結構部位及使用環境條件，採用必要的補充防腐措施，如摻加鋼筋阻鏽劑、混凝土外塗保護層等。在保證施工質量和原材料品質的前提下，混凝土結構的耐久性將可以達到設計要求。
對於具體工程而言，耐久性方案的設計必須考慮當地的實際情況，如原材料的耐久性指標、工藝設備的可行性等，以及混凝土配合比經濟上的合理性。也就是說應該採取有針對性的，因地制宜的制定防腐方案。
根據設計院提出的陳家貢灣特大橋主要部位構件的強度等級要求、構件的施工工藝和環境條件，對各部位混凝土結構提出具體的耐久性方案。
4 陳家貢灣特大橋高性能混凝土原材料耐久性
4.1 試驗用原材料及其物理化學性能
4.1.1 水泥 試驗中採用了P.Ⅱ52.5，有關性能參數見下表。
4.1.2 高爐磨細礦渣(S95)
高爐磨細礦渣(S95)的有關性能參數見表
4.1.3 硅粉
硅粉的有關性能參數見表
4.1.4 粗骨料
混凝土配製試驗用石爲5～25mm連續級配碎石。
4.1.5 細骨料
混凝土配製試驗用砂檢驗結果如表
4.1.6 減水劑
試驗採用HSN-A聚羧酸高性能混凝土減水劑。
4.1.7 拌和用水
飲用水。