一、前言
中國(guó)目前處于基礎(chǔ)設(shè)施全面建設(shè)時(shí)期，為了建設(shè)全國(guó)乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資源，海洋工程的發(fā)展十分迅速。根據(jù)參考資料顯示，臨海城市深水港的建設(shè)已為世人矚目，對(duì)沿海城市經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展將起到十分重要的拉動(dòng)作用。作為深水港重要組成之一的跨海大橋，無論是從跨度、連接功能，還是交通紐帶而言，建設(shè)環(huán)境（海洋環(huán)境）是建筑物新的挑戰(zhàn)。
由于跨海大橋是連接港區(qū)和大陸的集裝箱物流輸送動(dòng)脈，對(duì)沿海城市深水港的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到*的支撐保障作用，為保證跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在國(guó)內(nèi)有些超大型工程甚至采用了100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，工程采取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。
二、國(guó)外情況、國(guó)內(nèi)情況
國(guó)外情況
20世紀(jì)30年代建造的美國(guó)俄勒岡州Alsea海灣上的多拱大橋，施工質(zhì)量很好，但因混凝土的水灰比太大，較短時(shí)間內(nèi)大量氯離子侵入混凝土，導(dǎo)致鋼筋嚴(yán)重銹蝕，引起結(jié)構(gòu)損壞。用傳統(tǒng)的方法局部修補(bǔ)破壞處，不久就發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)處的附近鋼筋又加劇腐蝕，不得不拆除、更換。
1962~1964年，Gjorv對(duì)挪威大約700座混凝土結(jié)構(gòu)作了耐久性調(diào)查，當(dāng)時(shí)已使用20~50年的鉆2/3，在浪濺區(qū)，混凝土立柱顯示破損的斷面損失率大于30%的占14%，斷面損失率為10%~30%的占24%，板和梁鋼筋腐蝕引起嚴(yán)重破損的占20%。
在阿拉伯海灣和紅海上建造的大量海工混凝土結(jié)構(gòu)，由于氣溫高，在含鹽、干熱、多風(fēng)的白晝，混凝土表面溫度高達(dá)50℃，而晚上涼得結(jié)露，晝夜溫差很大，構(gòu)成了特別嚴(yán)重侵蝕環(huán)境，加上混凝土等級(jí)和混凝土保護(hù)層厚度不夠，施工質(zhì)量差等原因，往往在使用的年后鋼筋就遭到嚴(yán)重腐蝕。
澳大利亞的Sharp對(duì)62座海岸混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)海巖混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題都是與浪濺區(qū)的鋼筋異常嚴(yán)重的腐蝕有關(guān)。
印度孟買某河上的座橋是后張預(yù)應(yīng)力混凝土橋，上于預(yù)應(yīng)力筋過早地發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，不得不重修第二座橋。第二座橋預(yù)應(yīng)力筋在安裝前就為大氣中的鹽分所污染，灌注的水泥漿又用了咸水，因而不到10年所有的鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋及其套管都遭到了嚴(yán)重腐蝕破壞。
國(guó)內(nèi)情況
根據(jù)相關(guān)調(diào)查，處于浪濺區(qū)的海港碼頭，鋼筋腐蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞是相當(dāng)普遍和嚴(yán)重的。1986年以前我國(guó)已建港口混凝土結(jié)構(gòu)因氯離子滲入混凝土內(nèi)引發(fā)鋼筋銹蝕，致使混凝土構(gòu)件開裂破壞情況十分嚴(yán)重。其原因除了施工質(zhì)量存在一定問題外，另一主要因素是當(dāng)時(shí)對(duì)氯離子侵入引發(fā)鋼筋銹蝕的嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足。當(dāng)時(shí)執(zhí)行的港口工程技術(shù)規(guī)范JTJ200-82和JTJ221-82，沒有針對(duì)防止氯離子滲入引發(fā)的鋼筋銹蝕制定有效的防護(hù)措施，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如保護(hù)層厚度偏小，混凝土水灰比大允許值嚴(yán)重偏大等。
三、海洋環(huán)境
海洋是氯離子的主要來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要是氯離子。以Cl計(jì)，海水中的含量約為19000mg/L。海風(fēng)、海霧中也含有氯離子，海砂中更含有不等量的氯離子。我國(guó)的海岸線很長(zhǎng)，大規(guī)模的基本建設(shè)多集中在沿海地區(qū)，尤其是海洋工程如碼頭、護(hù)坡和防護(hù)堤等由于氯離子引起的鋼筋銹蝕破壞是十分突出的。同時(shí)，沿海地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)河砂匱乏的情況，不經(jīng)技術(shù)處理就使用海砂的現(xiàn)象亦日趨嚴(yán)重，這也為氯離子引起鋼筋銹蝕破壞創(chuàng)造了條件。國(guó)外的工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，海水、海風(fēng)和海霧中的氯離子和不合理的使用海砂，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。
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。在跨海大橋周邊沿海碼頭調(diào)查中亦證實(shí)，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，影響跨海大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-滲透速度。
四、混凝土大橋結(jié)構(gòu)布置和耐久性設(shè)計(jì)背景
1、大橋混凝土結(jié)構(gòu)布置
跨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、跨海大橋附近海域氣象環(huán)境
我國(guó)跨海大橋多地處北亞熱帶南緣、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，多年平均氣溫為偏低，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、跨海大橋面臨的耐久性問題
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。
我國(guó)跨海大橋多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)破壞則可以通過控制混凝土組分來避免；這樣鋼筋銹蝕破環(huán)就成為主要的腐蝕荷載。
五、氯離子對(duì)鋼筋的銹蝕
氯離子侵入混凝土的途徑：Cl進(jìn)入混凝土中通常有兩種途徑：其一是“混入”，如摻用含氯離子外加劑、使用海砂、施工用水含氯離子、在含鹽環(huán)境中拌制澆注混凝土等；其二是“滲入”，環(huán)境中的氯離子通過混凝土的宏觀、微觀缺陷滲入到混凝土中，并到達(dá)鋼筋表面。“混入”現(xiàn)象大都是施工管理的問題；而“滲入”現(xiàn)象則是綜合技術(shù)的問題，與混凝土材料多孔性、密實(shí)性、工程質(zhì)量，鋼筋表面混凝土層厚度等多種因素有關(guān)。
氯離子對(duì)鋼筋銹蝕機(jī)理：
1、破壞鈍化膜
水泥水化的高堿性使混凝土內(nèi)鋼筋表面產(chǎn)生一層致蜜的鈍化膜。鈍化膜只有在高堿性環(huán)境中才是穩(wěn)定的，當(dāng)pH＜11.5時(shí)，就開始不穩(wěn)定，當(dāng)pH＜9.88時(shí)該鈍化膜生成困難或已經(jīng)生存的鈍化膜逐漸破壞。Cl 是*的去鈍化劑，Cl進(jìn)入混凝土到達(dá)鋼筋表面吸附于局部鈍化膜處時(shí)，可使該處的pH值迅速降低，可使鋼筋表面pH值降低到4以下，從而破壞鋼筋表面的鈍化膜。
2、形成腐蝕電池
如果在大面積的鋼筋表面上具有高濃度氯化物，則氯化物所引起的腐蝕可能是均勻腐蝕，但是在不均質(zhì)的混凝土中，常見的是局部腐蝕。腐蝕電池作用的結(jié)果是，在鋼筋表面產(chǎn)生蝕坑，由于大陰極對(duì)應(yīng)于小陰極，蝕坑發(fā)展十分迅速。
3、去極化作用
Cl 不僅促成了鋼筋表面的腐蝕電池，而且加速了電池的作用。通常把使陽極過程受阻稱作陽極極化作用，而把加速陽極極化作用稱作去極化作用，Cl正是發(fā)揮了陽極去極化作用。導(dǎo)電作用混凝土中Cl 的存在強(qiáng)化了離子道路，降低了陰陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學(xué)腐蝕過程。
六、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的技術(shù)措施
混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命要求一般為40~50年，有的要求上百年。而現(xiàn)實(shí)中，處于腐蝕環(huán)境中的混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命要求，有的在15~20年就出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞，甚至不足五年就開始修復(fù)。此方面的花費(fèi)是驚人的，已經(jīng)是一個(gè)重大經(jīng)濟(jì)問題。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的意義是不言而喻的。
提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施主要包括兩大類：基本措施和補(bǔ)充措施?；敬胧┑幕緝?nèi)容是：通過仔細(xì)設(shè)計(jì)與施工，大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低滲透性，以限制環(huán)境侵蝕介質(zhì)滲透混凝土，從而預(yù)防鋼筋銹蝕。
?、俅笙薅鹊馗纳苹炷帘旧硇阅?，是提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的許多措施中經(jīng)濟(jì)合理的。
?。?）結(jié)構(gòu)采用耐久性設(shè)計(jì)。
?。?）提高混凝土保護(hù)層厚度和質(zhì)量。
?。?）采用高性能混凝土。
?、谘a(bǔ)充措施是指：環(huán)境侵蝕作用特別嚴(yán)重時(shí)，或設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)，單靠上述基本措施還不能保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)必要的耐久性時(shí)，需要另外增加的其他防護(hù)措施。有以下幾方面：
（1）采用耐腐蝕鋼筋。
（2）對(duì)混凝土進(jìn)行表面處理。
（3）混凝土中摻加阻銹劑。
（4）電化學(xué)保護(hù)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、結(jié)構(gòu)選型和細(xì)部設(shè)計(jì)
頻繁地干溫交替會(huì)加劇鋼筋銹蝕，所以在結(jié)構(gòu)選型和細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)晝限制混凝土表面、接縫和密封處積水，加強(qiáng)排水，盡量減少受潮和濺濕的表面積。
由于環(huán)境侵蝕介質(zhì)在構(gòu)件棱角或突出部分可以同時(shí)從多方面侵入混凝土，而凹入部分易積存侵蝕介質(zhì)、應(yīng)力異常，因此從提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性角度出發(fā)，混凝土構(gòu)件選型應(yīng)力戒單薄、復(fù)雜和多棱角。預(yù)計(jì)腐蝕破壞嚴(yán)重的構(gòu)件應(yīng)便于檢測(cè)、維護(hù)和更換。
2、控制裂縫
不可控制的裂縫包括混凝土塑性收縮、沉降或過載造成的裂縫，常為較寬的裂縫，應(yīng)針對(duì)成因采取措施預(yù)防開裂，即使難以預(yù)料也應(yīng)加以引導(dǎo)，使其發(fā)生于次要部位或便于處理的位置。
可控制裂縫是靠傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，按結(jié)構(gòu)幾何尺寸與荷載可以合理預(yù)防和控制的裂縫。
七、提高海工混凝土耐久性的技術(shù)措施
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：
?。?）高性能海工混凝土
其技術(shù)途徑是采用混凝土礦物摻和料和新型減水劑復(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)格比已受到上研究和工程界的認(rèn)同。
?。?）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)層厚度并不能不受限制的任意增加。當(dāng)保護(hù)層厚度過厚時(shí)，由于混凝土材料本身的脆性和收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫反而削弱其對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。
?。?）混凝土保護(hù)涂層
完好的混凝土保護(hù)涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特點(diǎn)，從而延長(zhǎng)混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會(huì)在環(huán)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。
?。?）涂層鋼筋、耐腐蝕鋼筋
采用耐腐蝕鋼筋對(duì)混入型和滲入型氯離子的防護(hù)都是很有效的。因?yàn)榄h(huán)氧涂層鋼筋是在嚴(yán)格控制的鋼廠流水線上涂覆的，一般可以保證涂層高質(zhì)量，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經(jīng)大量侵入混凝土，它還是可以長(zhǎng)期保護(hù)鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕。
鋼筋表面采用致密材料涂覆，如環(huán)氧涂層環(huán)氧涂層鋼筋在歐美也有一定的應(yīng)用，其應(yīng)用效果評(píng)價(jià)不一。主要不利方面是，環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土的握裹力降低35％，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能有所降低；施工過程中對(duì)環(huán)氧涂層鋼筋的保護(hù)要求極其嚴(yán)格，加大了施工難度；另外成本的明顯增加也是其推廣應(yīng)用受到制約。
?。?）鋼筋阻銹劑
鋼筋阻銹劑通過影響鋼筋和電介質(zhì)之間的電化學(xué)反應(yīng)，通過提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜，可以有效地阻止鋼筋腐蝕發(fā)生，從而延長(zhǎng)鋼筋混凝土的使用壽命，因?yàn)樽桎P劑的作用可以自發(fā)地在鋼筋表面上形成，只要有致鈍環(huán)境，即使純化膜破壞也可以自行再生，自動(dòng)維持，這不僅優(yōu)于任何人為涂層，而且經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便。但由于其有效用量較大，作為輔助措施較為適宜。合適的辦法是是將電解質(zhì)的pH值提高到12左右，使鋼筋表面有一層穩(wěn)定的鈍化膜使陽極反應(yīng)難以進(jìn)行，從而阻止鋼筋的腐蝕。阻銹劑能優(yōu)先參與并阻止鋼筋這兩種或任何一種界面反應(yīng)，并能長(zhǎng)期保證其穩(wěn)定狀態(tài)，從而有效地阻止了鋼筋的銹蝕。
?。?）陰極保護(hù)
陰極保護(hù)的電化學(xué)原理就是：即使鋼筋周圍的混凝土有的已經(jīng)碳化或含有大量氯離子，或者混凝土保護(hù)層薄而透水透氣，或鋼筋表面具有銹層，不讓鋼筋表面任何地方放出自由電子，使其電位等于或低于平衡電位，就可以使鋼筋不再進(jìn)行陽極反應(yīng)，即鋼筋銹蝕。
該方法是通過引入一個(gè)外加犧牲陽極或直流電源來抑制鋼筋電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程從而延長(zhǎng)海工混凝土的使用壽命。但是，由于陰極保護(hù)系統(tǒng)的制造、安裝和維護(hù)費(fèi)用過于昂貴且穩(wěn)定性不高，目前在海工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中很少應(yīng)用。
（7）海水耐蝕劑
海水耐蝕劑是用礦渣、硬石膏、天然火山灰、活性激發(fā)組分等無機(jī)材料磨粉而成。
物理作用：海水耐蝕劑的比表面積，其微粉填充效應(yīng)提高了水泥漿體與骨科之間的黏結(jié)強(qiáng)度，從而提高了混凝土的密實(shí)度。
化學(xué)作用：①海水耐蝕劑中的高活性微粉、活性二氧化硅不斷與水化出來的CaOH2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成更多的C-S-H凝膠，加快水泥水化速度，提高混凝土的強(qiáng)度②火同灰的抗硫酸鹽、抗海水侵蝕效果決定于火山灰中的二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蝕的鋁酸鹽化合物上覆蓋了一層C-S-H凝膠的保護(hù)膜。
（8）混凝土表層處理
為了防止水、氯化物、二氧化碳等侵蝕介質(zhì)滲入混凝土中，以延緩綱筋銹蝕，對(duì)于修補(bǔ)過的或新并行筑的混凝土結(jié)構(gòu)，涂覆混凝土干作為道防線，往往是一種比較簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)和有效的輔助性能保護(hù)措施。鑲面板是另一種混凝土表層處理方式。
（9）定期檢測(cè)
對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)也應(yīng)做定期檢查，盡早發(fā)現(xiàn)問題，制定合理維修方案，對(duì)延長(zhǎng)工程壽命也有顯著效果。
八、改善海洋工程結(jié)構(gòu)混凝土耐久性策略
改善混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性需采取根本措施和補(bǔ)充措施。根本措施是從材質(zhì)本身的性能出發(fā)，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出破壞作用的主次先后,對(duì)主因和導(dǎo)因?qū)ΠY施治，并根據(jù)具體情況采取除高性能混凝土以外的補(bǔ)充措施。而二者的有機(jī)結(jié)合就是綜合防腐措施。大量研究實(shí)踐表明，采用高性能混凝土是在惡劣的海洋環(huán)境下提高結(jié)構(gòu)耐久性的基本措施，然后根據(jù)不同構(gòu)件和部位，經(jīng)可能提高鋼筋保護(hù)層厚度（一般不小于50mm），某些部位還可復(fù)合采用保護(hù)涂層或阻銹劑等輔助措施，形成以高性能海工混凝土為基礎(chǔ)的綜合防護(hù)策略，有效提高大橋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。
因此，對(duì)海洋工程跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方案的設(shè)計(jì)遵循的基本方案是：首先，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同時(shí)，依據(jù)混凝土構(gòu)件所處結(jié)構(gòu)部位及使用環(huán)境條件，采用必要的補(bǔ)充防腐措施，如內(nèi)摻鋼筋阻銹劑、混凝土外保護(hù)涂層等。在保證施工質(zhì)量和原材料品質(zhì)的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于具體工程而言，耐久性方案的設(shè)計(jì)必須考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況——如原材料的可及性、工藝設(shè)備的可行性等，以及經(jīng)濟(jì)上的合理性。也就是說應(yīng)該采取有針對(duì)性的，因地制宜的綜合防腐方案。
九、試驗(yàn)方案和主要試驗(yàn)方法
從高性能海工混凝土的基本要求出發(fā)，在原材料的優(yōu)選試驗(yàn)中，以坍落度評(píng)價(jià)混凝土的工作性，以抗壓強(qiáng)度等評(píng)價(jià)混凝土的物理力學(xué)性能，以混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)（自然擴(kuò)散法）試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)混凝土的抗氯離子滲透性能，并以耐久性能為首要要求。
試驗(yàn)中所采用的主要試驗(yàn)方法有：
（1）坍落度
混凝土的坍落度按《新拌混凝土性能試驗(yàn)方法》GBJ80-85測(cè)定。
?。?）抗壓強(qiáng)度
混凝土的抗壓強(qiáng)度按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》GBJ81-85測(cè)定。
?。?）混凝土的碳化、滲透和抗凍性能試驗(yàn)參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》（GBJ82-85）進(jìn)行。
?。?）混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速試驗(yàn)
ASTM C 1202混凝土直流電量法滲透性能評(píng)價(jià)：參照上通用的ASTM C 1202直流電量法進(jìn)行混凝土滲透性能評(píng)價(jià)。試驗(yàn)儀器采用清華大學(xué)改進(jìn)的ASTM C 1202電量法測(cè)試儀。通過量測(cè)混凝土試件在60V直流電壓下通電6h通過的電量，以評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。
用濃度曲線法測(cè)試混凝土表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)的試驗(yàn)方法，參照NT Build 443方法，將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的混凝土試件浸泡于質(zhì)量濃度為3.0％的NaCl溶液中至齡期（90d）后，用剖面切削機(jī)從混凝土表面以不大于2mm的厚度取樣，并用化學(xué)方法測(cè)試樣本氯離子濃度，做混凝土氯離子濃度-深度曲線并用Fick第二定律進(jìn)行非線性回歸求得混凝土表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)。
十、高性能混凝土的質(zhì)量保證措施
高性能海工混凝土工程耐久性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為保證整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性、完整性、規(guī)范性、科學(xué)性和可行性，必然需要一個(gè)完善的整體思路和框架。因此，在建設(shè)過程中我們遵循了一個(gè)以預(yù)先質(zhì)量控制與評(píng)估，耐久性方案設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制與評(píng)估的思想。為確?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的目標(biāo)，須從三大環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,即:
?。?）預(yù)先質(zhì)量控制與評(píng)估：是在了解工程背景、使用環(huán)境以及混凝土材料在海洋環(huán)境中的性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)材料性能的試驗(yàn)研究，建立混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和依據(jù)，并預(yù)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用性能。
?。?）耐久性方案設(shè)計(jì)：充分考慮各種可變因素對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的影響，如環(huán)境溫度、混凝土內(nèi)應(yīng)力、裂縫等，以建立使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)，為耐久性方案的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和依據(jù)。再以使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，制定有針對(duì)性的耐久性解決方案。
?。?）質(zhì)量控制與評(píng)估：是指在方案的實(shí)施過程中如何控制各方面的質(zhì)量以及如何對(duì)已完成部分的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估的過程。在質(zhì)量控制與評(píng)估環(huán)節(jié)中，主要需要確立各種質(zhì)量控制措施和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，建立各種性能試驗(yàn)的評(píng)價(jià)體系，保證混凝土性能符合方案設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于實(shí)際施工過程中，質(zhì)量控制與評(píng)估將是重中之重。相對(duì)普通混凝土的質(zhì)量控制而言，高性能混凝土施工質(zhì)量控制主要涉及原材料質(zhì)量、配合比、拌和、施工、保護(hù)層厚度、養(yǎng)護(hù)等方面，其重點(diǎn)和難點(diǎn)在于保護(hù)層厚度和養(yǎng)護(hù)等方面。
1）高性能混凝土保護(hù)層厚度質(zhì)量控制和保證措施
高性能混凝土保護(hù)層墊塊采用變形多面體形式，高性能細(xì)石混凝土預(yù)制，墊塊材料的強(qiáng)度及抗?jié)B透性均不低于本體高性能混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
?。?）高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)
頂面混凝土由于陽光直射溫度較高產(chǎn)生溫差過大的現(xiàn)象，同時(shí)由于風(fēng)速較大也容易造成混凝土表面失水過快，混凝土表面收縮較大而導(dǎo)致混凝土開裂。因此，在實(shí)際施工過程中，箱梁混凝土澆注完畢后即在頂面加蓋塑料薄膜頂棚以保溫保濕。對(duì)于預(yù)制箱梁等大型預(yù)制構(gòu)件，由于預(yù)制場(chǎng)地的限制和施工進(jìn)度要求，采用低溫蒸養(yǎng)的方式。
對(duì)于現(xiàn)澆混凝土，混凝土成型抹面結(jié)硬后立即覆蓋土工布，砼初凝后立即進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)用水為外運(yùn)淡水，拆模前12小時(shí)擰松加固螺栓，讓水從側(cè)面自然流下養(yǎng)護(hù)，側(cè)面拆模不小于48小時(shí)。
十一、結(jié)語
根據(jù)分析，影響我國(guó)現(xiàn)階段跨海大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-滲透速度。針對(duì)這一具體情況，并考慮各地的實(shí)際情況——如原材料的可及性、工藝設(shè)備的可行性等，以及經(jīng)濟(jì)上的合理性，跨海大橋工程采取以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性策略和方案。通過符合現(xiàn)階段工程實(shí)際情況和技術(shù)水平的施工措施和質(zhì)量保證措施，確保了高性能混凝土的質(zhì)量符合耐久性設(shè)計(jì)的要求。
