CN114922152A - 一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋环境混凝土施工技术领域，具体涉及一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，包括现浇混凝土结构外层和内层，采用不同类型的混凝土，其中外层采用抗腐蚀混凝土、内层采用高性能混凝土；且结构内外层不同类型混凝土同时浇筑与养护施工。利用硫酸盐盐水泥、抗侵蚀外加剂、偏高岭土等胶凝材料制备的抗腐蚀混凝土，使得混凝土具有早期强度高、抗冲刷性能好、吸水率低、抗氯离子渗透性好等优良特征，可有效提升海洋环境下现浇混凝土结构耐久性，避免受海水早期侵蚀造成的结构耐久性问题。
Description
技术领域
本发明属于海洋环境混凝土施工技术领域，尤其涉及一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法。
背景技术
现如今沿海基础设施建设正处于高速发展时期，不同于内陆普通环境，沿海基础设施由于受到海水或滨海环境中盐雾腐蚀的影响，其面临的腐蚀破坏尤为严峻，尤其对处于潮差区的承台和墩身等桥梁码头等下部结构，由于受到氯盐侵蚀、海水冲刷、干湿循环等叠加耦合作用，其耐久性问题更加突出。
在对浇筑潮差区内的结构构件进行浇筑混凝土，当新浇的结构构件有可能接触流动水时应采取防水措施，保证混凝土在浇筑后7d之内不受水的直接冲刷，并且硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混凝土潮湿养护时间不少于10d(厚大结构混凝土，养护时间不少于14d)。
浇筑的混凝土在早龄期由于胶凝材料水化不充分而使内部致密性不足，对抵抗外界有害介质侵蚀的能力相对较弱，尤其对于以低水胶比、大掺量活性矿物掺合料为主要特征的海工高性能混凝土，早期水化过程更为缓慢，造成早龄期混凝土的耐久性差，应尽可能推迟新浇混凝土与海水等氯盐环境接触时的龄期。
在对现浇混凝土结构的施工中，由于现场施工条件有限、养护不足、受海上气候条件复杂多变等因素影响，往往很难保障浇筑完的早龄期混凝土结构不受海水冲刷、氯盐侵蚀等影响，从而极大地降低了混凝土结构耐久性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，本发明提供的抗腐蚀混凝土，具有优异的力学性能，并应用在海洋潮差区，能提升潮汐冲刷、腐蚀影响的承台、墩柱等现浇大体积混凝土结构的耐久性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，包括以下步骤：
S1：制备抗腐蚀混凝土；
S2：制备高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组，在钢筋组内侧剪裁收口网，收网口安装在钢筋组内侧，距离模板距离为50～80cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为50～100cm，分别得到高性能混凝土层和抗腐蚀混凝土层，顺序浇筑至距离模板顶面 50～80cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层；
S7：在抗腐蚀混凝土层与高性能混凝土层上进行养护工艺。
与现有技术相比，通过在现浇混凝土结构外层采用抗腐蚀混凝土，结构内层使用高性能混凝土，保证了浇筑完的早龄期混凝土结构不受海水冲刷、氯盐侵蚀等影响，从而极大地提高了混凝土结构耐久性。
进一步的，步骤S7中，所述养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷；涂刷涂层和硅烷能为混凝土结构的长期耐久性和正常安全使用提供有力保障，同时对建筑材料本身的功效和力学性能不产生任何副作用，并且防水透气又能防止有害物质进入内部，能持久有效地抑制各种有害环境因素引起的腐蚀破坏。
进一步的，所述现浇混凝土结构包括受潮汐冲刷、腐蚀影响的承台和墩柱。
第二方面，步骤S1中，所述抗腐蚀混凝土包括如下重量份的原料：第一胶凝材料40～48 份、疏水化合孔栓物类抗侵蚀外加剂2～3份、HSP-V型聚羧酸系高效减水剂0.4～0.67份、缓凝剂0.08～0.24份、细骨料70～75份、粗骨料112～120份、水12.8～18.2份。
与现有技术相比，抗腐蚀混凝土具有早期强度高、抗冲刷性能好、吸水率低、抗氯离子渗透性好等优良特征，相比同强度等级高性能混凝土，抗腐蚀混凝土1～3d的抗压强度提高 25％以上，氯离子扩散系数提高30％以上，吸水率和氯离子扩散系数降低50％以上，可有效提升海洋环境下现浇混凝土结构耐久性，避免受海水早期侵蚀造成的结构耐久性问题。
疏水化合孔栓物类抗侵蚀外加剂用于制备抗腐蚀混凝土，可改变混凝土毛细孔表面张力，进而提高混凝土本体的憎水性，降低海水及有害介质在混凝土中的传输速率；且含有的孔栓物可分散在混凝土毛细孔，在海水压力作用下形成“塞子”堵塞毛细孔，防止外界水及其他有害介质的渗入，实现混凝土吸水率的大幅度降低。
HSP-V型聚羧酸系高效减水剂水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和混凝土坍落度，同时大幅度降低用水量，显著改善混凝土工作性，减少的混凝土坍落度损失，能大幅度降低用水量从而显著提高混凝土各龄期强度。
其中，所述第一胶凝材料由以下组分组成：40～60％的硅酸盐水泥、5～10％的硫酸盐水泥、 5～10％的偏高岭土、10～20％的II级及以上粉煤灰和10～20％的S95级矿渣粉，基于所述第一胶凝材料的总体积或者总质量。
与现有技术相比，第一胶凝材料能提高现浇混凝土早期性能和抗海水冲刷能力，且硫铝酸盐水泥中铝相含量高，其氯离子结合能力较强，能够固化早期渗透到表层混凝土中氯离子，降低混凝土中自由氯离子含量，进而延缓钢筋在混凝土中锈蚀速率。
抗腐蚀混凝土采用的偏高岭土，能提高混凝土的早期性能，改善混凝土结构密实性，减少氯离子的传输通道，促进了F盐的生成，提升混凝土对氯离子的化学固化作用。
其中，所述缓凝剂为硼酸；加入硼酸可以在水泥熟料颗粒表面形成硼酸钙包裹层来实现其缓凝作用，延缓硫铝酸盐水泥的凝结保持其流动性。
优选的，所述细骨料选用细度模数为2.5～3.0的河砂或者机制砂，所述粗骨料选用粒径为5～25cm的连续级配碎石。
第三方面，步骤S2中，所述高性能混凝土包括如下重量份原料：第二胶凝材料40～48 份、聚羧酸高效减水剂0.32～0.57份、细骨料70～75份、粗骨料112～120份、水12.8～18.2份。
高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性；高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ渗透率，明显低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。
其中，所述第二胶凝材料由以下组分组成：60～80％硅酸盐水泥、10～20％粉煤灰和10％～20％矿渣粉；基于所述第二胶凝材料的总体积或者总质量。
优选的，所述细骨料选用细度模数为2.5～3.0的河砂或者机制砂，所述粗骨料选用尺寸为5～25cm的连续级配碎石。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)利用硫酸盐盐水泥、抗侵蚀外加剂、偏高岭土等胶凝材料制备的抗腐蚀混凝土，使得混凝土早期具有优异的力学性能，能提高早龄期混凝土抗冲刷性能，利用抗侵蚀外加剂降低混凝土的吸水率，降低海水在混凝土中传输速度；同时，对于表层混凝土中渗入的海水氯离子，通过硫酸盐盐水泥和偏高岭土对氯离子的固化能力，从而降低混凝土中对钢筋锈蚀有影响的自由氯离子含量，进而避免受海水早期侵蚀造成的结构耐久性问题。
(2)在制备抗腐蚀混凝土采用的硫酸盐盐水泥，充分利用硫酸盐水泥早强、微膨胀、高抗渗等特点，可提高现浇混凝土早期性能和抗海水冲刷能力，且硫铝酸盐水泥中铝相含量高，其氯离子结合能力较强，能够固化早期渗透到表层混凝土中氯离子，降低混凝土中自由氯离子含量，进而延缓钢筋在混凝土中锈蚀速率。
(3)该施工方法通过在现浇混凝土结构外层采用抗腐蚀混凝土，以解决海洋环境下潮差区现浇混凝土结构耐久性的技术难题，因抗腐蚀混凝土的成本要稍高于高性能混凝土，通过利用收口网分隔结构内外层混凝土，以在结构外层使用部分抗腐蚀混凝土，该方法施工流程简单，不显著增加建造成本，并且结构内外层的不同类型混凝土采取同时浇筑与养护施工，对工程施工进度没有显著影响，且可大幅度提高现浇混凝土结构的服役寿命，节省混凝土结构寿命周期的维护费用，技术经济效益显著。
附图说明
图1为实施例4-6中潮差区区域浇筑混凝土俯视结构示意图；
图2为实施例4-6中潮差区区域浇筑混凝土侧视结构示意图；
图3为结构分别采用抗腐蚀混凝土和高性能混凝土4个月的氯离子浓度分布情况。
图中：1、抗腐蚀混凝土层；2、高性能混凝土层；3、收口网；4、钢筋组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供一种抗腐蚀混凝土，包括如下重量份的原料：第一胶凝材料40份、抗侵蚀外加剂2份、聚羧酸高效减水剂0.4份、缓凝剂0.08份、细骨料70份、粗骨料112份、水12.8份；
细骨料选用细度模数为2.5的河砂或者机制砂；粗骨料选用粒径为5cm的连续级配碎石；
第一胶凝材料由以下组分组成：40％的硅酸盐水泥、5％的硫酸盐水泥、5％的偏高岭土、 10％的II级及以上粉煤灰和10％的S95级矿渣粉，基于所述第一胶凝材料的总体积或者总质量。
实施例2
本实施例提供一种抗腐蚀混凝土，包括如下重量份的原料：第一胶凝材料44份、抗侵蚀外加剂2.5份、聚羧酸高效减水剂0.53份、缓凝剂0.16份、细骨料73份、粗骨料116份、水15.5份；
细骨料选用细度模数为2.75的河砂或者机制砂；粗骨料选用粒径为15cm的连续级配碎石；
第一胶凝材料由以下组分组成：50％的硅酸盐水泥、7.5％的硫酸盐水泥、7.5％的偏高岭土、15％的II级及以上粉煤灰和15％的S95级矿渣粉，基于所述第一胶凝材料的总体积或者总质量。
实施例3
本实施例提供一种抗腐蚀混凝土，包括如下重量份的原料：第一胶凝材料48份、抗侵蚀外加剂3份、聚羧酸高效减水剂0.67份、缓凝剂0.24份、细骨料75份、粗骨料120份、水18.2份；
细骨料选用细度模数为3.0的河砂或者机制砂；粗骨料选用粒径为25cm的连续级配碎石；
第一胶凝材料由以下组分组成：60％的硅酸盐水泥、10％的硫酸盐水泥、10％的偏高岭土、20％的II级及以上粉煤灰和20％的S95级矿渣粉，基于所述第一胶凝材料的总体积或者总质量。
实施例4
本实施例提供一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，包括以下步骤：
S1：采用实施例1的材料进行常规混合搅拌，制备抗腐蚀混凝土；
S2：高性能混凝土包括如下重量份原料：第二胶凝材料40份、聚羧酸高效减水剂0.32 份、细骨料70份、粗骨料112份、水12.8份；第二胶凝材料由以下组分组成：60％硅酸盐水泥、10％粉煤灰和10％矿渣粉；基于所述第二胶凝材料的总体积或者总质量；细骨料选用细度模数为2.5的河砂或者机制砂；粗骨料选用尺寸为5cm的连续级配碎石；采用以上材料进行常规混合搅拌制备高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组4，在钢筋组4内侧剪裁收口网3，收网口3安装在钢筋组4内侧，距离模板距离为50cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口3内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口3的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为50cm，分别得到高性能混凝土层2和抗腐蚀混凝土层1，顺序浇筑至距离模板顶面 50cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层1；
S7：在抗腐蚀混凝土层1与高性能混凝土层2上进行养护工艺；养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷。
实施例5
本实施例提供一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，包括以下步骤：
S1：采用实施例2的材料进行常规混合搅拌，制备抗腐蚀混凝土；
S2：高性能混凝土包括如下重量份原料：第二胶凝材料44份、聚羧酸高效减水剂0.44 份、细骨料73份、粗骨料116份、水15.5份；第二胶凝材料由以下组分组成：70％硅酸盐水泥、15％粉煤灰和15％矿渣粉；基于所述第二胶凝材料的总体积或者总质量；细骨料选用细度模数为2.7的河砂或者机制砂；粗骨料选用尺寸为15cm的连续级配碎石；采用以上材料进行常规混合搅拌制备高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组4，在钢筋组4内侧剪裁收口网3，收网口3安装在钢筋组4内侧，距离模板距离为65cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口3内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口3的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为75cm，分别得到高性能混凝土层2和抗腐蚀混凝土层1，顺序浇筑至距离模板顶面 65cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层1；
S7：在抗腐蚀混凝土层1与高性能混凝土层2上进行养护工艺；养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷。
实施例6
本实施例提供一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，包括以下步骤：
S1：采用实施例3的材料进行常规混合搅拌，制备抗腐蚀混凝土；
S2：高性能混凝土包括如下重量份原料：第二胶凝材料48份、聚羧酸高效减水剂0.57 份、细骨料75份、粗骨料120份、水18.2份；第二胶凝材料由以下组分组成：80％硅酸盐水泥、20％粉煤灰和20％矿渣粉；基于所述第二胶凝材料的总体积或者总质量；细骨料选用细度模数为3.0的河砂或者机制砂；粗骨料选用尺寸为25cm的连续级配碎石；采用以上材料进行常规混合搅拌制备高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组4，在钢筋组4内侧剪裁收口网3，收网口3安装在钢筋组4内侧，距离模板距离为80cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口3内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口3的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为100cm，分别得到高性能混凝土层2和抗腐蚀混凝土层1，顺序浇筑至距离模板顶面80cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层1；
S7：在抗腐蚀混凝土层1与高性能混凝土层2上进行养护工艺；养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷。
对比例1
本实施例提供一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，按照以下步骤：
S1：选用实施例4-6的步骤S2中的一种原料来制备得到的高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组4，在钢筋组4内侧剪裁收口网3，收网口3安装在钢筋组4内侧，距离模板距离为80cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口3内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口3的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为100cm，分别得到高性能混凝土层2和抗腐蚀混凝土层1，顺序浇筑至距离模板顶面80cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层1；
S7：在抗腐蚀混凝土层1与高性能混凝土层2上进行养护工艺；养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷。
测试结果分析：
按照表1所示，分别制备抗腐蚀混凝土与高性能混凝土，并应用于实施例4-6中的一种实施例以及对比例1；
表1抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的配合比
按照表1制备得到抗腐蚀混凝土与高性能混凝土，分别测试浇筑4个月后氯离子的浓度；通过图1对比可知，在4个月后的浇筑结构内，随着浇筑深度的增加，抗腐蚀混凝土与高性能混凝土与氯离子浓度均减少，并且抗腐蚀混凝土含有的氯离子浓度比高性能混凝土含有的氯离子浓度更低；
表2抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的性能
按照表1制备得到抗腐蚀混凝土与高性能混凝土，分别测试两者的抗压强度、氯离子扩散系数以及吸水率；通过表2对比可知，在抗压强度测试上，分别在1d、3d和28d期间内，抗腐蚀混凝土的抗压强度均优于高性能混凝土的抗压强度；在氯离子扩散系数上，分别在3d 和28d期间内，抗腐蚀混凝土的氯离子扩散系数均小于高性能混凝土的氯离子扩散系数；在吸水率上，分别在3d和28d期间内，抗腐蚀混凝土的吸水率均小于高性能混凝土的吸水率；说明抗腐蚀混凝土具有早期强度高、抗冲刷性能好、吸水率低、氯离子扩散系数低等优良特征，相比同强度等级高性能混凝土，1～3d强度提高了25％以上，抗腐蚀混凝土氯离子扩散系数提高30％以上，抗腐蚀混凝土吸水率降低50％以上，可有效提升海洋环境下现浇混凝土结构耐久性，避免受海水早期侵蚀造成的结构耐久性问题；
表3浇筑4个月后现浇承台外表面混凝土的氯离子扩散系数和表面浓度
| 类型 | 氯离子扩散系数(10<sup>-12</sup>m/s<sup>2</sup>) | 表面氯离子浓度(％) |
| 抗腐蚀混凝土 | 1.61 | 1.45 |
| 高性能混凝土 | 2.77 | 1.56 |
在现浇承台的施工上，分别采用实施例4-6中的一种与对比例1的施工方法，并且在浇筑完成四个月后分别取结构外层的混凝土，测试的氯离子渗透情况，通过表3对比可知，在相同深度的情况下，抗腐蚀混凝土的氯离子扩散系数与表面氯离子浓度均低于高性能混凝土，其中表面氯离子浓度分布降低了41％和7％，抗腐蚀混凝土对降低混凝土氯离子扩散系数效果显著。
参照《水运工程水工建筑物检测与评估技术规范》(JTS304)对结构服役寿命进行评估，并根据公式1与公式2，计算当结构外层厚度为65mm时，结构外层分别采用抗腐蚀混凝土与高性能混凝土。
公式1：
公式2：
式中：
c——混凝土保护层厚度(mm)；
D——混凝土有效氯离子扩散系数(×10-12m2/s)；
Dt——结构使用时间为t时的实测氯离子扩散系数；
erf——误差函数；
Ccr——混凝土中钢筋开始发生腐蚀的临界氯离子浓度(％)；
C0——混凝土中的初始氯离子浓度(％)；
Cs——混凝土表面氯离子浓度(％)；
m——凝土扩散系数的龄期因子，取0.52。
通过公式1与公式2得出混凝土外层采用抗腐蚀混凝土结构耐久性服役寿命78.1年，混凝土外层采用高性能混凝土结构耐久性服役寿命44.8年，说明采用抗腐蚀混凝土可大幅度提高结构的耐久性服役寿命。
综上所述，通过抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的性能对比可知，抗腐蚀混凝土在抗压强度、氯离子扩散系数、吸水率方面均优于高性能混凝土，当两者应用到现浇承台的施工上，抗腐蚀混凝土的氯离子扩散系数与表面氯离子浓度均低于高性能混凝土；并且抗腐蚀混凝土的耐久性服役寿命比高性能混凝土长，从而在现浇混凝土结构外层采用抗腐蚀混凝土能大幅度提升潮汐冲刷、腐蚀影响的承台、墩柱等现浇大体积混凝土结构的耐久性，由于抗腐蚀混凝土的成本要稍高于高性能混凝土，通过利用收口网分隔结构内外层混凝土，以在结构外层使用部分抗腐蚀混凝土，不显著增加建造成本，节省混凝土结构寿命周期的维护费用，技术经济效益显著。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制备抗腐蚀混凝土；
S2：制备高性能混凝土；
S3：在潮差区区域内安装模板，在模板内部绑扎钢筋，若干根钢筋形成钢筋组，在钢筋组内侧剪裁收口网，收网口安装在钢筋组内侧，距离模板距离为50～80cm；
S4：在模板底部浇筑抗腐蚀混凝土；
S5：在收网口内侧浇筑高性能混凝土，同时在收网口的外侧浇筑抗腐蚀混凝土，浇筑高度为50～100cm，分别得到高性能混凝土层和抗腐蚀混凝土层，顺序浇筑至距离模板顶面50～80cm；
S6：浇筑顶部抗腐蚀混凝土，得到顶部抗腐蚀混凝土层；
S7：在抗腐蚀混凝土层与高性能混凝土层上进行养护工艺。
2.根据权利要求1所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：步骤S7中，所述养护工艺为在抗腐蚀混凝土与高性能混凝土的结构表面涂刷涂层和硅烷。
3.根据权利要求2所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述现浇混凝土结构包括受潮汐冲刷、腐蚀影响的承台和墩柱。
4.根据权利要求1所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：步骤S1中，所述抗腐蚀混凝土包括如下重量份的原料：第一胶凝材料40～48份、疏水化合孔栓物类抗侵蚀外加剂2～3份、HSP-V型聚羧酸系高效减水剂0.4～0.67份、缓凝剂0.08～0.24份、细骨料70～75份、粗骨料112～120份、水12.8～18.2份。
5.根据权利要求4所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述第一胶凝材料由以下组分组成：40～60％的硅酸盐水泥、5～10％的硫酸盐水泥、5～10％的偏高岭土、10～20％的II级及以上粉煤灰和10～20％的S95级矿渣粉，基于所述第一胶凝材料的总体积或者总质量。
6.根据权利要求5所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述缓凝剂为硼酸。
7.根据权利要求6所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述细骨料选用细度模数为2.5～3.0的河砂或者机制砂，所述粗骨料选用粒径为5～25cm的连续级配碎石。
8.根据权利要求1所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：步骤S2中，所述高性能混凝土包括如下重量份原料：第二胶凝材料40～48份、聚羧酸高效减水剂0.32～0.57份、细骨料70～75份、粗骨料112～120份、水12.8～18.2份。
9.根据权利要求8所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述第二胶凝材料由以下组分组成：60～80％硅酸盐水泥、10～20％粉煤灰和10％～20％矿渣粉；基于所述第二胶凝材料的总体积或者总质量。
10.根据权利要求9所述的一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法，其特征在于：所述细骨料选用细度模数为2.5～3.0的河砂或者机制砂，所述粗骨料选用尺寸为5～25cm的连续级配碎石。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116861821A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 东莞理工学院 | 一种基于人工智能的桥梁基础最大冲刷深度快速预测方法 |
| WO2023206972A1 (zh) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101886474A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-11-17 | 江苏省水利科学研究院 | 中低强度等级混凝土表层致密化施工方法 |
| CN103693926A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司 | 一种耐腐蚀地铁钢筋混凝土管片 |
| CN104818883A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-08-05 | 盐城市同力新型建材有限公司 | 一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构及其连接方法 |
| CN109356205A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-02-19 | 深圳市蛇口招商港湾工程有限公司 | 硫铝酸盐水泥基材料在海洋工程施工的应用、结构、模板 |
| CN109811768A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 广东水电二局股份有限公司 | 一种抗海水腐蚀的钢筋混凝土结构、施工结构及施工方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101269937A (zh) * | 2008-04-08 | 2008-09-24 | 中铁二局股份有限公司 | 海工混凝土及其施工方法 |
| CN102661154A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-12 | 云南农业大学 | 地热侵蚀条件下隧洞衬砌用双层结构混凝土及其施工方法 |
| CN106278048B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-07-10 | 中交第二航务工程局有限公司 | 适用于海洋环境的防腐蚀承台的制备方法 |
| ES2892524T3 (es) * | 2016-08-29 | 2022-02-04 | Holcim Technology Ltd | Procedimiento para producir una estructura de hormigón para aplicaciones marinas o fluviales |
| CN107140912A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-08 | 湖北交投智能检测股份有限公司 | 一种桥梁大体积混凝土的防裂抗渗方法 |
| CN109824312B (zh) * | 2019-03-21 | 2021-07-27 | 徐州工程学院 | 一种提高海工钢筋混凝土抗氯离子侵蚀能力的制备方法 |
| CN110963771A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-04-07 | 山东龙泉管道工程股份有限公司 | 快周转高耐久的钢筋混凝土排水管及其制作方法 |
| CN213143436U (zh) * | 2020-09-01 | 2021-05-07 | 南京工业大学 | 一种具有抗氯离子腐蚀能力的钢筋/型钢混凝土结构 |
| CN114164749A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-11 | 武汉理工大学 | 一种高抗裂抗侵蚀桥墩结构及其施工方法 |
| CN114922152A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-08-19 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101886474A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-11-17 | 江苏省水利科学研究院 | 中低强度等级混凝土表层致密化施工方法 |
| CN103693926A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司 | 一种耐腐蚀地铁钢筋混凝土管片 |
| CN104818883A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-08-05 | 盐城市同力新型建材有限公司 | 一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构及其连接方法 |
| CN109356205A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-02-19 | 深圳市蛇口招商港湾工程有限公司 | 硫铝酸盐水泥基材料在海洋工程施工的应用、结构、模板 |
| CN109811768A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 广东水电二局股份有限公司 | 一种抗海水腐蚀的钢筋混凝土结构、施工结构及施工方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023206972A1 (zh) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种海洋环境潮差区现浇混凝土结构耐久性的提升方法 |
| CN116861821A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 东莞理工学院 | 一种基于人工智能的桥梁基础最大冲刷深度快速预测方法 |
| CN116861821B (zh) * | 2023-09-04 | 2023-11-03 | 东莞理工学院 | 一种基于人工智能的桥梁基础最大冲刷深度快速预测方法 |
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|---|---|
| WO2023206972A1 (zh) | 2023-11-02 |
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