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保证和提高中国港工混凝土耐久性措施的研究与实践,中国港口工程中，混凝土耐久性是确保基础设施长期稳定运行的关键因素。由于港口环境复杂，混凝土结构常面临海水侵蚀、氯离子渗透、硫酸盐腐蚀及冻融循环等多重挑战。为保证和提高港工混凝土的耐久性，以下措施被广泛研究与实践：
1.优化配合比设计：通过选用优质原材料（如低碱水泥、高效减水剂和矿物掺合料）以及合理控制水胶比，可显著提升混凝土的密实度和抗渗性能。例如，粉煤灰和矿渣微粉的掺入能有效降低孔隙率，增强抗氯离子渗透能力。
3.耐久性监测与评估：建立完善的健康监测系统，实时跟踪混凝土的劣化情况北理工电气预留预埋施工方案，及时采取修复措施。非破坏性检测技术（如超声波法、电阻率测试）的应用提高了诊断精度。
4.新材料与新技术应用：开发自愈合混凝土、纤维增强混凝土等新型材料，并结合智能传感技术，实现更高效的耐久性管理。
5.施工质量控制：严格把控施工过程中的振捣、养护等环节，避免因操作不当导致的早期缺陷。
通过上述措施的综合运用，中国港工混凝土的耐久性得到了显著提升，为国家海洋经济发展提供了坚实保障。未来，还需进一步深化基础研究，推动技术创新，以适应更加严苛的使用环境。
二、港工混凝土耐久性破坏的原因
50年代以前，我国港工混凝土的破坏特点 是：一般北方比南方产重，钢筋混凝土比素混 凝土严重，潮差段（北方）、浪溅区（南方）比 水上水下区的严重，背阳面或迎风面比向阳面 或背风面严重，与海水接触的比与淡水接触的 严重。至80一90年代，由于采取了由吴中伟院 士等人提出的在混凝土中掺用引气剂来提高混
三、防止混凝土钢筋锈蚀的措施
众所周知，混凝土中钢筋锈蚀的主要原因 是混凝土中性化或氯离子侵蚀，钢筋锈蚀除与 环境因素有关外，主要与混凝土的抗渗透性能 有关。另外，不管中性化或氯离子侵蚀都是一 种由表及里的作用过程，因而还与保护层厚度 等因素有关。 南京水科院40多年来除了进行大量实际建 筑物破坏调查和室内研究外，：曾于1968一1978 年就水泥品种、水灰比、养护龄期、保护层厚 度等因素对混凝土护筋性能的影响进行了第一 次南北方十年长期暴露试验1”，1984年、1988 年和1992年至今又分别进行了三批提高钢筋混 凝土耐久性措施的长期暴露试验8。根据有关 研究成果，提出保证和提高港工混凝土耐久性 措施如下：
（1）抗氯离子环境水灰比的最大允许值 根据对水灰比分别为0.45、0.50、0.55、0.60 的钢筋混凝土试件在天津港、上海港、湛江港的
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十年暴露试验结果5]，在南方海港只有水灰比 0.45组试件中钢筋腐蚀速度发展较慢，其余各组 均发展较快；就所处位置来说，浪溅区最为严重， 潮水变动区次之，水下区基本不锈。试验结果如 图1所示。
2.限制保护层最小厚度
钢筋混凝土保护层对护筋性极为重要，它可 以推迟锅筋周围钝化膜破坏的时间，同时增加混 凝土抵抗钢筋锈蚀造成的涨裂的能力。笔者曾 进行过不同保护层厚度室内海水快速漫烘和现
场暴露试验8。经8次快速浸烘试验，保护层厚 度为3cm和5cm的试件中钢筋已生锈，钢筋锈蚀 面积分别为100%及18%，而保护层厚度为7.5 cm的试件中钢筋未锈。到12次快速漫烘循环， 保护层厚度为3cm和5cm的试件中钢筋失重率 已达3.4%和0.5%，而保护层厚度为7.5cm的试 件中钢筋失重率仅0.05%。现场9年暴露试验 结果表明，保护层厚度为3cm和5cm的试件内钢 筋已发生轻微锈蚀，钢筋周围砂浆氯离子含量分 别达到0.357%和0.318%，而保护层厚度为7.5 cm的试件内钢筋尚未生诱，钢筋周围氯高子含量 仅为0.06%。对华南16座码头的调查表明[5]， 建于1957年的湛江港322码头施工质量极好，钢 筋保护层厚度为3.7一6.1cm，水灰比为0.65。 1968年调查时外观尚未发现破坏；但到1981年 调查时发现梁已锈蚀开裂。说明水灰比0.65，保 护层厚度3.0cm即使施工质量优良仍然不够安 全。此情况与十年暴露试验发现的情况相吻合。 由于保护层对混凝土护筋性能的重要性， 各国标准对海港码头保护层最小厚度都作了严 格规定，具体数值列于表2。
2 各：标准规主的小保护属度mm
3.限制混凝土拌和物中氯高子含量
拌和混凝土时，有可能从拌和水、水泥、 细集料、粗集料（海砂砾）以及外加剂等各种 原材料带进氯离子。对不接触氯离子环境的钢 筋混凝土，拌和物中氯离子的总含量应不大于 能引起钢筋腐蚀的氯离子限值。处于海水环境 中的钢筋混凝土，由于海水中的氯离子会不断 渗入到钢筋周围，拌和物引入的氯离子应当尽 可能小。但氯化物引起的混凝土中钢筋的腐蚀 并不单纯取决于钢筋周围混凝土孔隙液中游高
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的CI浓度，更重要的是[CI/OH]值。 [CI/OH]临界值不但与混凝土孔隙液的pH 值有关，还与水灰比、氯化物掺人方式等因素 有关。
衰3铜能湿摄土保护属量小厚
厚度<0.5m 以下两值中收较大值：（a)2.5×预应力筋直径； (b)50
4.采用活性渗合料和减水剂技术
吴中伟院士在1996年提出9要多采用环保 型高效水泥基材料来配制可持续发展的绿色混 凝土。近年来南京水科院在使用优质粉煤灰、 硅粉、矿渣粉等活性掺合料来取代水泥提高港 工混凝土护筋性方面做了如下工作： （1）室内试验结果 高效减水剂与粉煤灰双掺提高混凝土护筋 性： 试验结果如表4所示2。双掺混凝土不仅 大幅度提高混凝土护筋性，还大大改善了流动 性，满足工避提出的混凝土泵送、免振携、自
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别减少水泥用量78kg/m和114kg/m并掺入水 泥重量6%的硅粉，效果大不一样。前者表明能 明显改进混凝土护筋性（No7与No8相比），后 者则除钢筋失重率外其它方面改进有限（No1、 N3相比），其原因有待进一步操讨；比较N8 和No9可以看出：用60kg/m粉爆灰取代23kg/ m水泥，仅多用5:3kg/mNSF硅粉剂，其护筋 性大大优于不掺粉煤灰的，因前，海工耐久混 凝土应以掺用少量粉煤灰为宜。 高效藏水剂、粉煤灰、硅粉、蘑细矿渣共 掺混凝土的护筋性[10]：近年南京水科院在承接 交建部尤五”攻关项目有关海工高性能混凝土 的研究中，研究了多种活性湿合材复合接用提高
表4双湿新土藏分配比与性能
：①C30视豪土（管）用425.号硅酸盐水泥，C50温薇土（箱、乘）用525号础膜盐水魂； ②豪土保护层厚度（试件）均为28mm
混凝土耐久性的效果，其砂浆试验结果见表6。 从强度和密实度（以电导和吸水率衡量）性能来 看，单掺磨细矿渣不如磨细矿渣与硅粉复合的效 果，且复合又优于单掺硅粉的效果。以粉煤灰掺 量15%，硅粉掺量8.5%，磨细矿渣掺量5%进行 混凝土性能试验的结果（表7）可见，复合配制的 海工高性能混凝土的耐久性较以往又有进一步 的提高，现正准备用于天津某港示范工程上。 (2）现场暴露试验结果 为了检验室内快速试验与现场长期暴露的
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差别，在连云港及深圳赤湾港分别建立了长期耐 久性暴露试验站。现将.3年及9年暴露检测结 果列于表8。 由表8可见，三年暴露试验结果和室内快速 浸烘钢筋锈蚀试验结果较为一致，但8一9年的 暴露试验结果则有较大不同，特别是对只掺少量 硅粉剂又减水混用量的，到9年就已暴露出其改 善耐久性效果很差，这是一个值得引起重视的发
表6各种活性混合材复掺提高抗氯高子渗透效果
表7掺硅粉、粉煤灰、”湾高性能湿土的耐久性
8现场试验氯高子扩散系数及铜筋开始腐蚀年限推算
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9掺NSF剂混凝土在速云港木材码头便用8年情况
（3）工程现场应用效果 1988年曾在连云港木材码头进行了海工高 性能混凝土现场应用试验并于8年后对工程使 用情况进行了调查，结果示如表9。由表9可 见，普通混凝土梁构件均存在锈斑，有的构件 存在肉眼可见的裂缝，减少水泥用量并掺NSF 硅粉剂混凝土梁有的也出现了裂缝，面不减水 泥掺NSF硅粉剂混凝土梁完好无损。此调查结 果与室内试验结果不符而与现场同一地点8年 暴露试验结果相一致。
四、保证港工混凝土抗冻耐久性的 措施[1]
国内外有关技术规范保证混凝土抗冻耐久 性的方法有两种，一是按构件的细薄、中厚、 粗厚三等级分别规定水灰比最大允许值：另一 种则是按气候的严寒、寒冷及温和三个区域 分别规定抗冻标号和水灰比最大允许值。由于 我国幅员辽阔，各地气候条件相差悬殊，考虑 按不同气候条件来确定相应的抗冻标号是合理 的。此项工作在南京水科院材料结构所创办人 陈伯起先生的亲自主持下于60一70年代进行了 大量研究。我们的设计模式为：
为了确定D值，式中的N、M、S值的确 定方法分述如下。
建筑物耐用年限是指建筑物自建成之日到 必须进特大警的用车限当般，帮赞能凝土 建筑物在大修时，其构件钢筋局部外露农层 脱落较多；素混凝土建筑物在大修时装层破坏 药证 区混凝土建筑物耐用年限一般在40年左右， 据 此扩能工程钻孔桩施工方案，我们在指定抗冻标号时将N值定为50年。
测和统计的天然冻靠环次
注：①*经过实测混授土天燃冻融循环次数证实相接近的计值； ②除秦皇岛按一天出现一次潮汐（全日潮型）统计外，其它均按 率且下计。 ：
蚌埠市某路网工程顶管施工方案3.建第物在冬季可能道受的天然冰急循环次数
为测得M值，我院与兄弟单位合作于 1961一1963年在天津新港（连续三年）和大连港 （一个冬季）码头上的潮位附近不同深度安放了 1m×1m×1m和0.5m×0.5m×0.5m埋有康钢 热电偶的混凝土和钢筋混凝土试件，进行实地跟 踪观测。根据实测结果，混凝土内所含海水的冰 点为一3℃，混凝土冬季遗受天然冻融循环的次 数与气温、潮位和朝向（向阳背阳）有密切关系。 实测M值与平均海水温度高于混凝土冰点（ 2.7℃）而该日平均气温又低于混凝土冰点的天 数乘以2相当接近，因而我们对以塘此推算出我 国有关地区的天然冻融循环次数（表10）。
根据所在地点建筑物的状况，我们制作了与 其具有相同技术条件的混凝土试件并在室内确 定其冻融循环次数D通过计算可求得S，计算 过程和结果列于表11。