■余 敏

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350001）

1 工程概述

平潭综合实验区某工程项目，路线主线设计一座跨海大桥,桥长200m,采用先简支后连续，跨径布置为5×40m。大桥除了两端承台外，其余4个墩均在海上。处于海水中的承台、墩身及浪溅区的结构构件均采用添加克汰（疏水孔栓化合物）的高性能混凝土。克汰在混凝土中的运用，有效减少了有害物质的吸收和渗透，提高了混凝土的耐久性。

2 克汰在混凝土中的工作原理及其优点

克汰是疏水孔栓化合物（HPI）系列之一，其成分是脂肪酸化学种类。克汰的使用从本质上使结构混凝土由内而外达到防水和防腐蚀作用，其工作原理有两个：

（1）物理原理：疏水孔栓化合物在混凝土毛细孔内呈分散状态，在水流的作用下大量的孔栓物聚集入毛细孔内形成“塞子”，堵住毛细孔从而防止水的进入。克汰与水泥、砂石料形成的克汰系统，能产生显著的毛细孔“阻塞”作用，改变混凝土表面的张力，有效隔绝外界的Cl-、Mg2+、SO-24有害物质及有害物质的水载体等，形成一种防水、防腐的混凝土。

（2）化学原理：它与混凝土拌合物中的水泥及辅助粘合剂发生化学反应，所产生的疏水基质对钢筋进行了电气绝缘，进一步防止有害物质对钢筋的侵蚀。

图1 疏水化合孔栓物工作原理示意图

在疏水孔栓物的物理化学作用下，不仅不会对结构混凝土中的钢筋产生锈蚀，而且水和氯离子难以渗透，从而由内而外实现防水、防腐作用。

3 目前广泛使用的耐久性的混凝土与克汰混凝土的优缺点比较

一般的混凝土为了达到耐久性所采取的措施有：添加阻锈剂、混凝土表面涂层、钢筋涂层、采用普通高性能混凝土配合比。但这些措施在实际应用中存在着一定的缺点和局限性，使混凝土的耐久性不能较好地达到预期的目标。

（1）添加阻锈剂：添加阻锈剂会在钢筋表面生成一层致密的氧化物钝膜，使钢筋难以锈蚀。但是在Cl-、OH-的摩尔比随着原材料变化而变化，当摩尔比＞0.6，且 PH＞12时，钢筋表面的氧化物钝膜会遭受氯离子破坏，使钢筋受到电化学腐蚀。

（2）混凝土表面涂层：前期成本较低，施工较为简单，但后期在使用过程中耐候性较差，寿命低，需长期维护，成本较高，且只能从表面短期解决问题。

（3）钢筋表面涂层：钢筋涂层生产成本高，对钢筋除锈工作有着较高的要求，在工地搬运工程中容易出现破损，修复工作较为麻烦。由于钢筋表面涂层与混凝土隔离，造成钢筋与混凝土粘结力下降，影响了混凝土结构的耐久性，无法正常维护，使用寿命短。

（4）采用普通高性能混凝土配合比：采用普通高性能混凝土配合比是通过调整水胶比，胶凝材料的用量，控制原材料的氯离子含量等措施在一定程度上可以提高混个凝土的耐久性，但在后期使用过程中氯离子等有害物质仍然会通过混凝土的毛细孔及混凝土裂缝缓慢渗透进去，从而对钢筋进行腐蚀，存在着一定的局限性。

从上述的优缺点比较不难看出：

①传统的混凝土不论是采取添加阻锈剂、混凝土表面涂层、钢筋表面涂层措施，还是选用普通高性能混凝土措施，耐久性效果不显著。

②克汰系统混凝土有着较强的防水、防腐性能，使用寿命长，而且施工简单，后期不需要维护，总体费用低，能从根本提高钢筋混凝土耐久性问题。

4 克汰系统混凝土配合比设计及应用实例

4.1 耐久性设计原则

本文研究的所在工程项目的桥梁处于近海海洋环境中，其耐久性设计采用以下原则：

（1）通过吸收借鉴国内相关沿海及海洋环境桥梁的耐久性设计经验，在满足规范对耐久性设计的要求基础上，充分考虑经济性和有效性。

（2）根据结构的重要性和维护难易程度等因素选择相应的耐久性措施。对于桥墩、承台等不易维护且难以替换的重要构件应重点考虑。

（3）桥墩、承台C45混凝土配合比设计应满足:混凝土氯离子总含量不超过胶凝材料总质量0.10%，总碱含量不大于1.8kg/m3，最大水胶比W/B≤0.40，胶凝材料最小用量340kg/m3,砼氯离子扩散系数＜2.5×10-12m2/s。

4.2 采用原材料及配合比

（1）水泥：使用普通硅酸盐水泥 P·O42.5，技术指标符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175）要求，水泥中的氯离子含量为0.02%≤0.03%（各检测指标中，符号前面为实测值，后面为要求值，下同）。

（2）粉煤灰：使用二级粉煤灰，其烧失量3.1%≤5%，需水量比94%≤105%，SO3含量0.6%≤3%，氯离子含量为0.01%≤0.02%。

（3）细集料：使用河砂，Ⅱ区中砂，细度模数 2.62，含泥量0.4%，泥块含量0.2%，氯离子含量为0.01%＜0.02%。

（4）粗集料：使用 4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-31.5mm三个粒级，级配良好，针片状含量4.9%，含泥量0.6%，泥块含量0.1%，压碎值14%，氯离子含量为0.006%＜0.02%。

（5）外加剂：使用聚羧酸高效减水剂，减水率28%，掺量1%。

（6）克汰：使用克汰液剂，其性能符合《砂浆、混凝土防水剂》（JC474-2008）中一等品的技术要求，最优掺量由试验室试配确定。

（7）混凝土拌合用水：采用饮用水，其品质符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》相关要求，不得使用海水拌合。

所在项目的大桥桥墩、承台设计强度C45,施工塌落度要求140mm～160mm，集料最大粒径31.5mm,砂率控制37%～42%之间，根据耐久性设计原则及《普通混凝土配合比设计规程》进行计算，经试配和试验验证该桥墩、承台配合比见表1。通过反复调配选择克汰的最优掺量为：每立方米混凝土加入30L克汰，掺加后的混凝土其拌合物流动性、粘聚性、保水性没有变化，拌合物工作性能符合要求，掺入克汰后的混凝土搅拌时间在未掺克汰的混凝土搅拌时间90s的基础上延长至120s，以确保克汰在混凝土中搅拌均匀。

表1 掺克汰及未掺克汰的混凝土配合比

4.3 掺克汰后对混凝土性能、强度、耐久性、吸水率的影响

（1）通过试验检测，掺克汰后混凝土性能符合《砂浆、混凝土防水剂》（JC474-2008）标准中一等品的技术要求（见表 2）。

（2）在混凝土中克汰按30升每立方米的比例加入,同时等量取代30升用水量，对添加克汰和未加克汰状态下的混凝土强度及耐久性进行检测比对（见表3）。

表2 掺克汰的混凝土性能

表3 克汰对混凝土强度及耐久性影响

从表3可以看出：掺入克汰后，混凝土的7天和28天强度有所提高，56d电通量和56d氯离子扩散系数实测值明显降低，表明添加克汰混凝土的耐久性明显提高。

（3）通过对已浇筑的0#墩左、右幅承台（因未在海水侵泡及溅浪影响区，可不掺克汰）和1#墩左、右幅承台（在海水水侵泡及溅浪影响区，掺克汰）进行7天龄期吸水率测试（见表4）。

从表4可以看出：添加克汰的混凝土，吸水率明显降低，有效提高了防水效果。

表4 添加克汰与未添加克汰混凝土吸水率测试结果

（4）试验结果分析

①每立方米按30L克汰掺入后的混凝土性能符合JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》标准的混凝土防水剂一等品要求，且对混凝土的其他工作性没有影响，如：混凝土流动性、粘聚性、保水性。

②混凝土的氯离子扩散系数实测值为1.51×10-12m2/s，小于设计值2.5×10-12m2/s的指标要求，混凝土的抗氯离子渗透性能得到明显的改善，对混凝土的强度没有不良影响。

③试验龄期为7天的混凝土30分钟吸水率不超过1%设计要求，添加克汰能在很大程度减少了混凝土的吸水率，抑制了水的渗透。

5 结束语

通过克汰混凝土在海洋环境下桥梁工程中的运用表明，克汰混凝土明显表现出疏水性，混凝土的吸水率大幅降低，混凝土的氯离子抗渗透性能得到改善，有效的防止了钢筋进一步受到腐蚀，使混凝土实现更高的防水、防腐效果，并对混凝土性能、强度没有不良影响。

克汰混凝土，施工简单，后期不需维护，无需额外的防腐、防水作业，具有良好的经济效益。本文对在海洋环境中的桥梁使用克汰混凝土，提供了一些参考,希望广大同行可以做进一步的推广运用和研究。

[1]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范.

[2]JGJ 55-2011,普通混凝土配合比设计规程.

[3]JTJ 275-2000,海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范.

[4]JC474-2008,砂浆、混凝土防水剂.

[5]JTS 151-2011,水运工程混凝土施工技术规范.