淺論高性能混凝土在公路橋梁中的應(yīng)用

摘要：高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土，必須采用嚴(yán)格的施工工藝，采用優(yōu)質(zhì)材料配制，便于澆搗、不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強(qiáng)度高、具有韌性和體積穩(wěn)定性等性能的耐久的混凝土，特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性，引起了國(guó)內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土 公路橋梁 應(yīng)用

近年來，世界上許多國(guó)家相繼投入了大量的人力、財(cái)力、物力進(jìn)行該項(xiàng)研究與開發(fā)應(yīng)用，使高性能混凝土技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，在原料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、物理力學(xué)性能、耐久性、工作性、結(jié)構(gòu)性能以至應(yīng)用技術(shù)等方面都取得了既有理論基礎(chǔ)又有實(shí)用價(jià)值的科技成果。

一、高性能混凝土優(yōu)點(diǎn)

高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量控制下制成的，除采用優(yōu)質(zhì)水泥、水和集料以外，必須采用低水膠比和摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料與高效外加劑，高性能混凝土應(yīng)同時(shí)保證下列性能：耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性。這些性能到底以哪一個(gè)為主，或者說必須先滿足哪一個(gè)性能要求才稱得上是高性能混凝土，目前的趨勢(shì)是偏向于高耐久性，但不同國(guó)家、不同學(xué)者、不同技術(shù)人員的看法并不一致。根據(jù)不同的使用條件或功能要求，高性能混凝土應(yīng)該有一個(gè)或幾個(gè)最主要的性能指標(biāo)，對(duì)于這一點(diǎn)，應(yīng)該是不會(huì)有疑義的。因?yàn)榧幢闶歉咝阅芑炷烈膊豢赡芡瑫r(shí)達(dá)到所有的高性能要求。至于以哪一個(gè)性能要求為主，應(yīng)該根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際來確定。作者認(rèn)為在保證滿足規(guī)定的性能要求前提下，最安全、最經(jīng)濟(jì)、對(duì)環(huán)境損害最小的混凝土，就是所需的高性能混凝土。從而可知，高性能混凝土除了應(yīng)具有優(yōu)異的力學(xué)性能，耐久性能和高體積穩(wěn)定性能以外，還應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1) 盡可能多地使用綠色水泥， 如生態(tài)水泥、無熟料水泥、摻大量混合材料的水泥等， 最大限度地減少水泥熟料用量， 以降低對(duì)礦物資源、能源的消耗，減少有害氣體的排放， 節(jié)約資源能源， 保護(hù)環(huán)境。

2) 更多地?fù)郊右怨I(yè)廢渣為主的活性細(xì)摻料，如磨細(xì)礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰、稻殼灰、沸石粉等以及其它廢渣，以節(jié)約水泥熟料。

3) 對(duì)大量建筑垃圾進(jìn)行資源化處理，使之成為可利用的再生混凝土骨料， 用于配制再生混凝土， 以減少對(duì)天然砂石的開采。

4) 最大限度地發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)，提高其耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命， 以減少水泥和混凝土的用量。

二、高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用

高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長(zhǎng)大跨橋梁的建造，包括長(zhǎng)大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性，具有易于澆注、搗實(shí)而不離析、高超的、能長(zhǎng)期保持的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下壽命長(zhǎng)、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用，延長(zhǎng)橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：①跨徑更長(zhǎng)；②主梁間距更大；③構(gòu)件更薄；④耐久性增強(qiáng)；⑤力學(xué)性能加強(qiáng)。

三、高性能混凝土在公路中的應(yīng)用

高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境，高性能混凝土在公路應(yīng)用中，其耐久性優(yōu)點(diǎn)極為突出，一方面它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉；另一方面需解決公路混凝土強(qiáng)度等級(jí)低，水泥用量少，從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。

高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo)，同時(shí)要具有高強(qiáng)、高早強(qiáng)、高施工性（高流動(dòng)、高粘聚性、高可澆注性）等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是：通過對(duì)原材料進(jìn)行選擇，優(yōu)化混凝土配比，摻入復(fù)合高效外加劑，同時(shí)摻入一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等，并從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮，以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強(qiáng)混凝土。同時(shí)其耐久性要大大好于普通混凝土。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發(fā)，不采用滑模攤鋪施工，而采用高流態(tài)（接近自流平），坍落度達(dá)240-270mm的混凝土來施工，則該方法進(jìn)一步豐富了公路高性能混凝土的內(nèi)涵，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是不可估量的。

四、高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的施工工藝

1 由于高性能混凝土用水量少，水膠比低，拌合時(shí)較稠，因此需要采用拌合性能好的攪拌設(shè)備。臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)能在較短時(shí)間內(nèi)將其攪拌均勻，采用其他設(shè)備時(shí)須經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證拌合物的均勻性。

2 制備高性能混凝土?xí)r，各種原材料的計(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機(jī)口拌合物的工作度穩(wěn)定，波動(dòng)小，除對(duì)堆料和稱量裝置有較高要求外，一個(gè)重要的控制因素是砂石含水量，即使攪拌設(shè)備上裝有先進(jìn)的含水量測(cè)定及控制設(shè)備，操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土，在其稠度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，及時(shí)加以調(diào)整。

3 高性能混凝土運(yùn)輸與澆筑宜采用罐車和泵送，用手推車運(yùn)輸及澆筑時(shí)不僅操作困難，而且也無法進(jìn)行外加劑的后添加。

4 由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，須在澆筑后立即進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，以防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生，由于其膠凝材料用量較大，為防止內(nèi)外溫度過大出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取保溫措施。

5 公路和橋梁應(yīng)用高性能混凝土的耐久性問題，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視，從戰(zhàn)略的高度來認(rèn)識(shí)這個(gè)問題。開展公路橋梁高性能混凝土的研究和開發(fā)具有重要的意義。

6現(xiàn)公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑：應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑，經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等，提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。簡(jiǎn)單地說，就是：高強(qiáng)水泥+復(fù)合高效外加劑+優(yōu)質(zhì)礦物摻合料+優(yōu)質(zhì)骨料。

高性能混凝土為一種能滿足特殊性能和特殊用途的混凝土，僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護(hù)等措施達(dá)不到高性能混凝土的要求，而是必須通過提高澆筑、搗實(shí)的方法來提高混凝土的長(zhǎng)期力學(xué)性能、初期強(qiáng)度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。高性能混凝土往往被人們將其與高強(qiáng)度混凝土聯(lián)系起來，其實(shí)質(zhì)高性能混凝土不僅僅是高強(qiáng)度，而且具有相當(dāng)高的剛度、彈性模量和耐久性，普遍混凝土不能長(zhǎng)久作用，如許多混凝土車路在不該開裂的地方開裂或者由于冰凍和融化而剝落；許多橋面遭受嚴(yán)重破壞；許多混凝土橋梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免這些不該發(fā)生的事故。