試論輕骨料混凝土在公路橋梁施工中的應用

摘 要：文章介紹了輕骨料混凝土的基本性質，簡單介紹了輕骨料混凝土在國外和國內公路橋梁工程中的應用概況，并總結國內外輕骨料混凝土的應用經驗，給出了國內目前應在輕骨料應用技術上的發展方向，希望能有助于我國輕骨料混凝土應用的發展。

關鍵詞：輕骨料混凝土；橋梁施工；應用

1 輕骨料混凝土的特點

1.1 自身重量輕

普通混凝土的容重為2400kg/m3，而輕骨料混凝土的表觀密度為一般在1600kg/m3～1950kg/m3范圍內，與同等級的普通混凝土相比，其表觀密度減少了25%到33%。當輕骨混凝土用在大跨度橋梁的建設中時，由于其自重較輕，可以大大的減少恒載的重量，因而能使橋的結構內里降低。因此，經總結可得出，此材料應用到橋梁建設中，可以增大橋梁的跨度，減少橋墩的數量，且處理橋梁基礎的費用也會降低。

1.2 具有更好的耐久性

在美國，美國聯邦高速公路處通過對30座使用輕骨料混凝土的橋梁調查表明，輕骨料混凝土與普通混凝土相比，耐久性更好。

輕骨料混凝土能夠降低堿骨料的反應問題，且具有很好的防滲透性以及耐磨性和抗凍融能力，故能夠大大的提高了橋梁的使用壽命。

調查研究分析可知，日本使用輕骨料混凝土結構的使用了20年的橋梁中，與普通混凝土橋相比，裂縫、碳化、鹽的滲透等現象發生的次數明顯降低，使用同樣年數的橋梁，輕骨料混凝土結構橋梁具有更好的耐久性。一般靠近海邊的橋梁，極易受到海水的腐蝕，比在內陸的橋梁腐蝕更嚴重。通過對在海邊的許多超過80年的結構輕骨料橋梁結構的調查表明，輕骨料混凝土具有更好的抗腐蝕性。

在國內，通過對1966年開始先后建成的多座輕骨料混凝土公路橋調查的數據表明，發現200號輕骨料混凝土的表面的碳化深度平均深度字1.3mm左右，經過12年后，其強度可以增長到400號，而且15年后依然具有增長趨勢；其略低于同期的普通混凝土橋梁；而且未造成鋼筋的腐蝕；雖然陶粒外漏，但未造成磨損，具有良好的耐磨性。

1.3 抗裂性好

與普通混凝土相比，輕骨料混凝土還具有很好的抗裂性。由于其自身的具有較小的熱膨脹系數和彈性模量，當在一定的氣候條件下，產生干縮和冷縮現象時，其拉應力也比較小，因而具有較好的抗裂性。因而輕骨料混凝土橋梁的耐久性較好，橋梁的使用壽命得以有效延長，所以，橋梁后期的維護費用得以降低。

1.4 具有良好的抗震性能

輕骨料混凝土彈性模量低，橋梁自振周期長，如果要破壞梁體，則需要更多的變形性能，因而增強了抗震性能。再者，由于輕骨混凝土橋梁的上部結構比普通混凝土橋梁更輕，而地震產生的沖擊力與橋梁上部結構成正比，因而由地震產生的水平剪力更低，抗震性能更好。

1.5 經濟效益好

輕骨料混凝土在橋梁工程應用中，其經濟效益也體現的很好。雖然與同強度等級的普通混凝土相比，輕骨料混凝土單方造價要高，但其結構自重較輕，從而減小下部結構的斷面，基礎造價降低。

2 輕骨料混凝土在我國橋梁工程中的應用實例

我國對輕骨混凝土應用到橋梁工程的研究始于1950年。經過多年的研究，1960年國內首次成功建造了跨度為50m的粘土陶粒混凝土公路拱橋，河南平頂山市的湛河大橋。1968年，在修建南京長江大橋公路橋時，采用CL25粉煤灰陶粒混凝土預制了全橋的行車道板。60年代末，鐵道部與上海建筑科學研究所等單位合作，利用當時的高墻混凝土配制技術和粉煤灰陶粒配制出了強度等級為CL50的高強輕骨混凝土。然后采用這種混凝土建造了幾十座中、小跨度公路橋，這其中不僅有鋼筋輕骨料混凝土，也有少量的預應力輕骨料混凝土。浙江省寧波市于1969年采用粉煤灰陶粒混凝土建成了一座拱橋和一座普通簡支梁橋，其長度都比較長，分別為304米和242米。我國的CL60高強度輕骨混凝土于1980年初由鐵道部大橋局橋梁科學技術研究所成功配制。為了減輕橋梁自身的重量，我國利用CL40粉煤灰陶粒高強混凝土這種干硬性高強輕骨料混凝土建造箱形預應力橋梁，從而使橋梁自身重量減輕了1/5。

按照原來的設計，天津永定新河大橋采用普通混凝土預應力箱梁結構施工，其工程總長度為12km。經優化設計后，決定采用CL40高強輕骨料混凝土取代普通混凝土，橋面采用抗壓強度為50MPa的輕骨混凝土，其箱梁的跨度從原來設計的24m增大到35m。1999年，在不改變原有主要承重體系的條件下重建北京市盧溝新橋和拓寬北四環健翔橋的工程中，橋面的攤鋪部分使用了CL30級結構頁巖輕骨料混凝土。2001年，在建設京珠高速公路蔡甸漢江大橋時，橋面板采用CL40等級的輕骨料混凝土攤鋪了1000m3。2002年建設的上海盧浦大橋全橋面都是使用它輕骨料混凝土攤鋪，并在引橋的一跨中將采用CL40輕骨料混凝土制造的22m跨度的后張預應力簡支雙孔空心板梁。2002年，天津海河特大橋在部分跨的上部結構中使用約1萬m3CL30級的泵送輕骨料混凝土。

3 輕骨料混凝土在公路橋梁工程中的應用總結及效果

通過對輕骨料混凝土在以上國內橋梁工程實例中的各方面的應用，可總結出，輕骨料混凝土在橋梁中的應用主要有以下幾種：用于大跨結構的橋梁，應用于橋面的鋪裝層，能夠改善結構內力的地方以及用于橋梁的載重升級及加寬。輕骨料混凝土用于大跨結構，因為它的內力當中自重因素所占的比例很大。以蘆浦大橋引橋的每個箱式板梁為例，一期恒載（梁體自重）及二期恒載（鋪裝、護欄及人行道等）引起的彎矩約為892kN·m，而汽超——20重車引起的彎矩約為419kN·m，恒載彎矩約占總彎矩的68%。在橋梁工程中，恒載的傳遞途徑是鋪裝層——板——梁——墩臺——基礎。所以，為了充分利用輕骨混凝土密度小的特點，一般首先應用在橋梁中的鋪裝層，能夠充分減輕橋梁基礎的承載力。所以，目前大多數的輕骨料混凝土工程的橋梁一般是應用在橋面鋪裝、橋面防撞墩等非承重部位。經過多個工程實踐證明，輕骨料混凝土用作橋面鋪裝，能夠減輕鋪裝層荷載，具有顯著的實效意義。在適當的部位采用輕骨料混凝土，不用對梁體加固，也可以使橋梁載重升級。以蘆浦大橋引橋為例，該橋二期恒載引起的彎矩為290kN·m左右，如果將鋪裝層等二期恒載由普通混凝土改為輕骨料混凝土，該項彎矩就可以減小60kN·m。所以一般只要把橋面板及鋪裝層換為輕骨料混凝土，就可以升級汽車的荷載。

4 結束語

輕骨料混凝土與普通混凝土相比，不僅沒有降低其耐久性，甚至比其有更好的耐久性。在實際的工程中，可以通過某些措施改善高強輕骨料混凝土的工程性能，并且對橋梁本身不會產生大的影響。雖然高強輕骨料自身的費用往往比普通骨料高，但考慮到橋梁整體的結構建設費用，用輕骨料混凝土建設橋梁更節約成本，因而輕骨料混凝土與普通混凝土相比具有更好的競爭力。高強輕骨料混凝土在橋梁工程中有很好的發展前景，由于其本身具有的很多優點，輕骨料混凝土橋梁在某些特定的惡劣環境下，更能顯示出性能優勢。國內目前對此技術研究尚不如外國，因而，應加強對輕骨料混凝土的研究與應用，使其更好的服務于國家建設與經濟發展。

參考文獻

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