1工程概況
某儲罐工程位於福建省福州市福清江陰工業集中區西部化工園區。儲罐直徑為
71。4m
，高度為
35。6m
，儲罐的上部荷載較大。經過多種設計方案比較後，儲罐的樁基採用鑽孔灌注樁，樁徑為
1200mm
，每個儲罐的樁數為
292
根，混凝土結構設計年限為
100
年。施工場地原先為濱海潮間帶，經過圍海造陸形成現狀的臺地。根據地勘報告可知，鑽孔灌注樁所處區域的最高潮位為
4。82m
，平均高潮位為
2。41m
；最低潮位為
-3。17m
，平均低潮位為
-2。02m
；最大潮差為
7。51m
，最小潮差為
2。95m
，平均潮差為
4。43m
。鑽孔灌注樁長期處於具有海水滲透侵蝕介質環境，在乾溼交替作用之下，場地內地下水對混凝土結構的腐蝕性為中等，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有強腐蝕性，海水中的氯離子透過滲透擴散使得鋼筋出現鏽蝕膨脹現象，從而導致混凝土結構出現裂縫；同時，海水中的硫酸根離子滲透到混凝土內部發生化學反應，形成難溶鹽類礦物和鈣礬石，這些化學反應形成的產物使得混凝土體積膨脹出現結構破壞，最終導致混凝土結構耐久性喪失。因此，本工程鑽孔灌注樁的混凝土應具有高耐久性。
2濱海鑽孔灌注樁高效能混凝土配合比設計原則
根據本工程鑽孔灌注樁所處的環境和高耐久性要求，經過研究決定採用高效能混凝土。在混凝土配合比設計過程中應遵循以下原則：
①濱海的高效能混凝土嚴禁使用具有鹼活性的粗細骨料，骨料應做鹼活性檢驗，預防混凝土出現鹼
-
骨料反應現象，從而使得混凝土耐久性得以提高。
②根據鑽孔灌注樁所處環境中地下水的氯離子和硫酸根離子含量，嚴格按照《海港工程高效能混凝土質量控制標準》
JTS257-2
-
2012
、《混凝土結構耐久性設計規範》
GB/T50476
-
2008
和《工業建築防腐設計規範》
GB50046
-
2008
等進行耐久性設計，從而使得混凝土結構的耐久性得以保證。
③根據混凝土配製強度、抗滲效能和抗氯離子滲透效能等要求來確定混凝土水膠比，在高效能混凝土配合比設計中透過對摻合料、外加劑以及水膠比進行合理調整，使得混凝土效能滿足設計要求。
④根據規範
GB/T50476
-
2008
對本工程的海洋氯化物環境作用等級進行確定，經過查詢相關條文說明確定為Ⅲ
-E
，鑽孔灌注樁混凝土應採用大摻量摻合料和適量的阻鏽劑設計案。
⑤高效能混凝土配合比設計不僅應經濟合理，還應使得鑽孔灌注樁混凝土滿足結構設計的強度、體積穩定性、耐久性和工作效能等指標要求。
3濱海鑽孔灌注樁高效能混凝土配合比設計要求
根據設計圖紙要求，本工程鑽孔灌注樁混凝土的強度等級為
C40
，在強腐蝕的海洋環境下，混凝土抗滲等級為
P10
，要求水膠比≤
0。40
。根據
GB/T50476
-
2008
規定，
C40
鑽孔灌注樁混凝土的膠凝材料最小用量≥
320kg/m
3
，最大用量
≤
450kg/m
3
。根據本工程環境類別和設計使用年限情況確定
28d
氯離子擴散係數≤
4
×
10
-12
m
2
/s
。嚴格控制組成高效能混凝土各種原材料的鹼含量和氯離子量，設計要求新拌混凝土的氯離子含量≤
0。1%
膠凝材料質量，鹼含量≤
3kg/m
3
。根據
JTS257-2
-
2012
規定，濱海高效能混凝土的拌合水用量為
130
~
160kg/m
3
。根據《普通混凝土配合比設計規程》
JGJ55
-
2011
規定確定鑽孔灌注樁樁身混凝土強度等級，並按照
20%
的儲備強度進行留置，混凝土應具有良好的和易性，水下混凝土坍落度為
180
~
220mm
。根據試驗結果確定鋼筋阻鏽劑的用量，阻鏽劑的質量應滿足《鋼筋阻誘劑應用技術規程》
JGJ/T192
-
2009
的相關規定。
4濱海鑽孔灌注樁高效能混凝土原材料質量控制
（
1
）水泥質量控制。水泥的鋁酸三鈣含量≤
8%
，宜選用礦渣矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥。本工程採用福建水泥股份有限公司生產的普通矽酸鹽水泥，品牌為“煉石”，強度等級為
42。5
，包裝形式為散裝。水泥的主要效能指標：鋁酸三鈣含量為
7。1%
，鹼含量為
0。2%
，氯離子含量為
0。02%
，
3d
抗壓強度為
30。4MPa
，
28d
抗壓強度為
53。2MPa
，
3d
抗折強度為
5。6MPa
，
28d
抗折強度為
8。2MPa
。
（
2
）粗骨料質量控制。粗骨料不得采用鹼活性骨料，應選用質地堅固的碎石，要求級配良好，粗骨料的壓碎指標≤
10%
，含泥量≤
1%
。本工程粗骨料採用甘厝口當地生產的碎石，粒徑為
5
~
31。5mm
，無鹼活性。粗骨料的主要效能指標：泥塊含量為
0。1%
，含泥量為
0。4%
，氯離子含量為
0
，壓碎指標為
8。9%
，針片狀顆粒總含量為
10%
。
（
3
）細骨料質量控制。細骨料不得采用鹼活性骨料，應選用質地堅硬的中砂，級配良好，含泥量≤
3%
。本工程細骨料採用混合砂，由機制砂和山砂按照一定比例組合而成，為Ⅱ區中砂，無鹼活性。細骨料的主要效能指標：氯離子含量為
0
，泥塊含量為
0。1%
，含泥量為
2。4%
，石粉含量為
2。6%
，亞甲藍為
0。9
，鹼含量為
0
，細度模數為
2。5
。
（
4
）粉煤灰質量控制。採用
F
類Ⅰ級或者Ⅱ級粉煤灰，不得采用
C
類粉煤灰。本工程粉煤灰採用福州開發區華能實業有限公司生產的
F
類Ⅱ級粉煤灰，其主要效能指標：燒失量為
3。28%
，細度為
17。7%
，含水量為
0。3%
，需水量比為
96%
，遊離氧化鈣為
0。8%
，三氧化硫為
1。00%
。
（
5
）礦渣粉質量控制。本工程礦渣粉採用福清市福一建材有限公司生產的
S95
礦渣粉，其主要效能指標：比表面積為
415m
2
/kg
，密度為
2。90g/cm
3
，流動度比為
101%
，
7d
活性指數為
79%
，
28d
活性指數為
105%
，氯離子為
0。01%
。
（
6
）外加劑質量控制。使用的外加劑不得含有氯化物，當採用高效能減水劑時，外加劑應具有引氣功效。本工程外加劑採用廈門宏發先科新型建材有限公司生產的
HPCA-600
緩凝型高效能減水劑，其主要效能指標：減水率為
28%
，氯離子含量為
0。02%
，含氣量為
3。5%
，鹼含量為
1。48%
，
7d
抗壓強度比為
165%
，
28d
抗壓強度比為
153%
。
（
7
）阻鏽劑質量控制。設計要求在混凝土中摻入有機複合型阻鏽防腐劑，阻鏽劑應同時具有抗鋼筋鏽蝕和抗硫酸鹽腐蝕的作用。本工程阻鏽劑採用福建邁建立材科技有限公司生產的
SY-RS
複合型阻鏽防腐劑，其主要效能指標：抗蝕係數為
0。95
，氯離子含量為
0。02%
，膨脹係數為
1。30
，鹼含量為
0。5%
，
7d
抗壓強度比為
98%
，
28d
抗壓強度比為
103%
。
（
8
）拌合水質量控制。拌合水應滿足《混凝土用水標準》
JGJ63
-
2006
的相關技術要求。本工程拌合水採用自來水，其鹼含量為
20。1mg/L
，氯離子含量為
12。38mg/L
。
5濱海鑽孔灌注樁高效能混凝土配合比設計確定
5。1
高效能混凝土試配配合比
在鑽孔灌注樁混凝土配合比設計過程中，試配混凝土強度為
48。2MPa
，經過多次的試配與調整，最終獲得三組試配配合比，如表
1
所示。
5。2
高效能混凝土配合比確定
對三組試配配合比的混凝土效能進行試驗，試驗結果如表
2
所示。從試驗結果可知，混凝土試件抗壓強度耐蝕係數在硫酸鈉溶液乾溼迴圈後隨著時間推移呈降低趨勢，抗壓強度呈弱化趨勢。混凝土拌合物間歇透過試驗中目視檢查
J
環圓鋼附近均無骨料堵塞，從而判定混凝土拌合物抗離稀性合格。根據三組試配配合比的各項效能指標，結合經濟性、合理性、結構耐久性設計要求和勘察報告，最終確定試配
2
為本工程目標配合比。
試配
2
混凝土
28d
抗壓強度值為
49。7MPa
，滿足
C40
的設計要求。新拌混凝土坍落度為
200mm
，混凝土保水性、黏聚性和流動性均為良好，滿足鑽孔灌注樁施工要求。混凝土抗滲等級為
P12
，滿足
P10
的設計要求。混凝土氯離子含量為
0。020%
，鹼含量為
2。433kg/m
3
，氯離子擴散係數為
2。3
×
10
-12
m
2
/s
，滿足高效能混凝土設計要求。試配
2
配合比設計滿足本工程高耐久性的設計要求。
6工程應用
某儲罐工程鑽孔灌注樁混凝土拌制過程中，坍落度為
180
~
220mm
，含氣量為
3。1%
~
4。0%
，
1h
坍落度損失值為
25
~
35mm
，工作效能良好，滿足水下混凝土灌注施工要求。混凝土的氯離子含量為
0。017%
~
0。023%
，鹼含量為
2。1
~
2。5kg/m
3
，氯離子擴散係數
≤
4
×
10
-12
m
2
/s
，抗滲等級≥
P10
，滿足高耐久性設計要求。混凝土抗壓強度為
48。7
~
50。2MPa
，滿足
C40
的設計要求。
7結束語
某儲罐工程鑽孔灌注樁混凝土配合比設計過程中，採用大摻量摻合料、阻鏽劑、緩凝高效減水劑和水膠比調整等方法，使得配製的高效能混凝土的力學效能、耐久性、抗裂性和體積穩定性得以提高。嚴把混凝土原材料質量關，嚴格控制各項效能指標，從而配製出滿足濱海環境下高耐久性要求的鑽孔灌注樁高效能混凝土。
