【摘要】本文主要從東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和環(huán)境條件出發(fā)，研究并提出東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性策略和實(shí)施方案?；谏虾５貐^(qū)已有原材料情況，配制和研究高性能海工混凝土的性能特點(diǎn)。并以此為基礎(chǔ)，提出高性能海工混凝土在東海大橋工程中的質(zhì)量保證措施和質(zhì)量控制重點(diǎn)。

 

    上海為了建設(shè)全國(guó)乃至世界的物流中心和開(kāi)發(fā)海洋自然資源，海洋工程的發(fā)展十分迅速。上海深水港的建設(shè)已為世人矚目，對(duì)上海經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展將起到十分重要的拉動(dòng)作用。作為上海深水港重要組成之一的東海大橋南起浙江崎嶇列島小洋山島的深水港區(qū)，北至上海南匯蘆潮港的海港新城，跨越杭州灣北部海域，全長(zhǎng)31公里，是我國(guó)較為罕見(jiàn)的大型海洋工程^【1】。

    由于東海大橋是連接港區(qū)和大陸的集裝箱物流輸送動(dòng)脈，對(duì)上海深水港的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到不可或缺的支撐保障作用，因此在國(guó)內(nèi)首次采用100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，可謂世紀(jì)工程。為保證東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，工程采取了以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性技術(shù)方案。然而我國(guó)目前大型海洋工程超長(zhǎng)壽命服役的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，高性能混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用方面尚為空白，因此結(jié)合東海大橋工程的具體需要，研究跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性策略和高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)極為迫切和重要。

 

    1、東海大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置

    東海大橋跨海段通航孔部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、橋塔、墩柱和承臺(tái)均采用現(xiàn)澆混凝土；非通航孔部分以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主，其中50～70m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是重量超過(guò)1000噸的巨型構(gòu)件；陸上段梁、柱和承臺(tái)亦采用現(xiàn)澆混凝土?；炷恋脑O(shè)計(jì)強(qiáng)度根據(jù)不同部位在C30～C60之間。

    2、東海大橋附近海域氣象環(huán)境

    東海大橋地處北亞熱帶南緣、東北季風(fēng)盛行區(qū)，受季風(fēng)影響冬冷夏熱，四季分明，降水充沛，氣候變化復(fù)雜，多年平均氣溫為15.8℃，海區(qū)全年鹽度一般在10.00～32.00‰之間變化，屬?gòu)?qiáng)混合型海區(qū)，海洋環(huán)境特征明顯。

    3、東海大橋面臨的耐久性問(wèn)題

    在海洋環(huán)境下結(jié)構(gòu)混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環(huán)境介質(zhì)侵蝕引起。主要表現(xiàn)形式有鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、鹽類侵蝕、溶蝕、堿-集料反應(yīng)和沖擊磨損等^{【2、5、7、8、10】}。

    東海大橋位于典型的亞熱帶地區(qū)，嚴(yán)重的凍融破環(huán)和浮冰的沖擊磨損可不予考慮；鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和堿骨料反應(yīng)破壞則可以通過(guò)控制混凝土組分來(lái)避免；這樣鋼筋銹蝕破環(huán)就成為最主要的腐蝕荷載^【1】。

    混凝土中鋼筋銹蝕可由兩種因素誘發(fā)，一是海水中Cl^-侵蝕，二是大氣中的CO₂使混凝土中性化。國(guó)內(nèi)外大量工程調(diào)查和科學(xué)研究結(jié)果表明，海洋環(huán)境下導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕破壞的主要因素是Cl^-進(jìn)入混凝土中，并在鋼筋表面集聚，促使鋼筋產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。在東海大橋周邊沿海碼頭調(diào)查中亦證實(shí)^【1】，海洋環(huán)境中混凝土的碳化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Cl^-滲透速度，中等質(zhì)量的混凝土自然碳化速度平均為3mm/10年。因此，影響東海大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl^-滲透速度。

 

    國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研成果和長(zhǎng)期工程實(shí)踐調(diào)研顯示，當(dāng)前較為成熟的提高海洋鋼筋混凝土工程耐久性的主要技術(shù)措施有^{【2、3、4、6、7】}：

    （1）高性能海工混凝土

    其技術(shù)途徑是采用優(yōu)質(zhì)混凝土礦物摻和料和新型高效減水劑復(fù)合，配以與之相適應(yīng)的水泥和級(jí)配良好的粗細(xì)骨料，形成低水膠比，低缺陷，高密實(shí)、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土較高的抗氯離子滲透性為特征,其優(yōu)異的耐久性和性能價(jià)格比已受到國(guó)際上研究和工程界的認(rèn)同。

    （2）提高混凝土保護(hù)層厚度

    這是提高海洋工程鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡(jiǎn)單而且經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是保護(hù)層厚度并不