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探讨海洋工程再生骨料混凝土的应用前景

2020-06-11 380 上传者：管理员

摘要：本文首先分析海洋工程中的再生骨料混凝土情况,其次进行再生骨料混凝土耐久性测试,最后找出再生骨料混凝土应用海洋工程的途径,希望可以促进海洋工程再生骨料混凝土的发展。

关键词：
再生混凝土
再生骨料混凝土
发展
海洋工程
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再生骨料混凝土简称为再生混凝土，就是将废弃的混凝土块经过清洗、破碎等工作环节，按照实际需求按照一定的比例与级配混合，部分亦或者全部代替砂石等天然骨料配制而成的新混凝土。根据大量的调查发现，采用再生骨料混凝土有较高的强度，可以被广泛应用在海洋工程中。但在现阶段混凝土的耐久性是衡量其质量的主要标准。因此，在海洋工程中应用再生骨料混凝土最为重要的是研究其耐久性，从而保障海洋工程的质量和安全。

1、海洋工程中的再生骨料混凝土情况分析

海洋工程中应用再生骨料混凝土是发展海洋产业的重要前提，世界诸多发达国家已经对其进行深入研究。其中，当属日本、韩国、美国等为领先国家。按照所处位置的不同，可以将海洋工程混凝土建筑分为离岸和近岸两大类。

1.1海上离岸再生骨料混凝土平台

海上油气钻采储平台等离岸构建物被称之为“流动的国土”。在上个世纪70年代之前，全球大多数的海上采油平台都是以钢铁为主要建筑材料，而我国现阶段有200多座油气钻和储运平台都是钢平台。离岸混凝土平台主要有海上原油、天然气的钻探等性能平台。而离岸混凝土平台大致分为浮动式和固定式。其中浮动式混凝土平台主要有生产设备、储油、原油和天然气等，而固定式大多数都为混凝土重力基础结构，负载量能够直接放在最上面的土层上。沉箱在施工和牵引过程产生浮力，并且也可以直接作为运营期间的基础部分，亦或者油、其他液体的中转站，所以不用配置额外的储油设备。除此之外，沉箱由于自身容积较大，不必油水替换就可以拥有更多的储油空间，这样在一定程度上就可以提高平台的使用频率[1]。在再生骨料平台结束使用之后，还可以将其当做储存和停靠的支撑物，可以有效避免由于腐蚀、环境污染等对海滩造成的影响。上述离岸再生骨料混凝土结构只能够在软土地区建设，在150米的海域更能够发挥其自身作用。

1.2超级大跨度再生骨料混凝土悬臂桥

跨度在120米～200米的桥梁，预应力再生骨料混凝土桥梁比钢结构桥梁更加具有经济性和稳定性。随着经济的快速发展，混凝土技术的不断发展，催生出再生骨料混凝土技术的发展和应用，促使更大跨度的预应力再生骨料混凝土桥梁得到更快的发展。

1.3风暴潮屏障和防波堤

海洋工程中的风暴潮屏和防波堤主要是用于预防高海浪对重要海岸设施和离岸设施造成的冲击。例如，在挪威存在的东斯海尔德风暴潮屏障，长度大约有3千米，是世界上最大的13个Delta系列水坝和风暴潮屏之一，在一定程度上保护了北海洪水受到冲击的影响。随着石油和天然气的开采量的增多，海床沉降超出预期，促使再生骨料混凝土更多的应用于海洋工程中。

2、再生骨料混凝土耐久性测试

在海洋工程中影响混凝土的原因有多种，其主要就是钢筋腐蚀、冻害、盐类结景压力都等。钢筋腐蚀会导致再生骨料混凝土结构膨胀，是结构裂开的主要影响因素。冻害即在寒冷的天气中混凝土由于受到潮湿和浪溅影响，受到冻融循环破坏；盐类结晶压力就是海水中的盐分在混凝土的孔内部亦或者表面不平整位置由于受到饱和结晶产生能够使得混凝土开裂和脱落的应力[2]。

2.1抗渗性

在海洋工程中影响再生骨料混凝土长久性的因素都与海水有着密切的关系，对于沿海分布的海工混凝土结构也是如此。所以，再生骨料混凝土的抗渗透能力是判断混凝土长久性的关键。再生骨料混凝土的渗透性可以体现在气体、液体亦或者离子受压力多个方面，同时与混凝土的孔隙率、密实度有着十分重要的内在联系。再生骨料混凝土的渗透性主要体现在抗氯离子渗透性、透水性和透气性良好等方面，而抗氯离子渗透性主要判断抗氯离子侵入能力和钢筋腐蚀能力的一个重要方式，与抗渗性的相关参数有着重要的联系。

2.2抗冻融性

再生骨料混凝土的抗冻融性，就是指混凝土在水饱和的情况下能够经受反复的冻融不被破坏，并且也不影响强度能力[3]。在海洋环境中，混凝土通常会完全没入水中亦或者存在于高度潮湿的环境中，其毛细孔内由于渗透扩散，导致水分饱和程度提升，加之长期处于冻冰环境中，海水比热大导致热量提升，使得混凝土的冻融循环破坏比普通环境下更加严重。由于再生骨料功能较高，使得再生骨料混凝土的抗冻融性的研究存在一定的差异性。根据大量的实践发现，建筑废渣混凝土具有良好的抗冻性，高于普通混凝土，其主要原因是由于再生细骨料亦或者二次破坏产生的粉末与粗骨料产生良好的级配，使得混凝土内部的孔隙率有所减少。

2.3抗碳化性

空气中的二氧化碳会通过混凝土中的孔隙，遵循“由表向里”的原则进行扩散，在存在水分的前提下，与水泥石中的Ca(OH)2发生反应产生CaCO3，导致混凝土中的Ca(OH)2浓度缩减，使得成分和性能发生变化，这个过程被称之为混凝土的碳化，是评价钢筋混凝土结构构件耐久性的重要方式。根据相关调查发现，再生骨料混凝土的碳化能力高于普通混凝土的碳化能力，并且随着水灰比的增长，再生骨料混凝土的碳化深度也会增长。即随着水泥浆体密度的增大，再生骨料混凝土的碳化强度减少。尤为需要注意的是，对再生骨料进行表明的改进并不能提高抗碳化能力。

3、再生骨料混凝土应用海洋工程的途径

3.1绿色应用途径

在现阶段，随着我国经济的快速发展，建筑废渣的增多，现阶段的建筑垃圾大多数都未经过任何处理，在露天堆放亦或者填埋，不仅影响耕地使用，而且还会产生垃圾清运费用，更为严重的甚至会造成资源浪费和环境污染。我国海岸线延绵不断，随着海洋运输的快速发展，海工混凝土的需求不断扩大。如果使用再生骨料混凝土制作海洋工程构件，不仅可以使得建筑垃圾得到合理利用，而且还可以使得建筑垃圾的减量化，有利于建筑废渣的绿色应用[4]。

3.2施工工期有利于再生骨料混凝土的持续利用

由于海洋工程施工周期长，一般施工时间都会在一年以上，具有工期长、地点固定的特点，有利于建筑垃圾的堆放，再生骨料的生产，使得再生骨料混凝土可以持续利用。

3.3有利于节约资源，保护环境

随着海洋工程规模的扩大，海工混凝土需求量的增多，使得天然骨料的开发也越来越紧张。通常情况下，施工企业往往会遵循“就近原则”，在施工现场附近的河床内开采天然骨料。而为满足建筑大量的需求，需要大量开采天然骨料，这可能需要多个供料点，在一定程度上会影响河床的地质和生态环境。另外，建筑垃圾填埋场一般建立在河流附近，占用大量的耕地面积，造成环境污染。而建筑废渣混凝土应用在海洋工程，可以有效避免上述问题的发生。

4、结束语

总而言之，在海洋工程中应用再生骨料混凝土，不仅可以有效解决城市固体废弃物之一的建筑垃圾，而且还可以实现绿色建筑、保护环境的目的，以及可以深入观察落实可持续发展观，促进社会、经济、环境的常态化发展，未来拥有良好的发展空间。

参考文献：

[1]朱峰,于亮.钢管桩-混凝土复合管桩在海洋工程中的应用[J].珠江水运,2018(19):102-103.

[2]陈丹.海工混凝土使用寿命与水热化现象分析[J].四川水泥,2018(05):73.

高鹤.海洋工程再生骨料混凝土的发展研究[J].四川水泥,2020(03):261.

基金:2019年河北省高等学校科学技术研究项目“再生骨料混凝土变形与开裂性能的研究”(项目编号:Z2019047)阶段性成果之一.