淺析中高性能混凝土在公路橋梁施工中的應(yīng)用

周克元

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新型施工材料和施工技術(shù)被廣泛的開發(fā)和應(yīng)用。在路橋施工領(lǐng)域，傳統(tǒng)的混凝土材料已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展需要，取而代之的是新型的高性能混凝土材料的使用。這種材料不僅在原料配比時不會增加操作難度，而且，其具有傳統(tǒng)混凝土材料所無可比擬的優(yōu)點：成品性能穩(wěn)定，強度高，便于施工操作，且施工路橋建筑經(jīng)久耐用，同時還可以大幅度降低施工成本。正是由于高性能混凝土材料具備上述優(yōu)點，其應(yīng)用范圍正在逐步擴大，也更加受到施工單位的青睞。文章將從高性能混凝土的性質(zhì)，作用原理和應(yīng)用范圍對其加以系統(tǒng)介紹，以更好的將這種新型材料予以施工推廣。

關(guān)鍵詞：施工應(yīng)用；配置工藝；應(yīng)用舉例

公路和橋梁是構(gòu)建我國交通運輸系統(tǒng)對重要組成部分，在路橋建設(shè)過程中，人們最為關(guān)心的就是路橋施工的質(zhì)量，施工單位也將施工的重點著眼于如何提高路橋工程的耐用性和安全性，延長路橋的使用壽命上。在路橋施工中，主要使用的施工材料就是混凝土，混凝土的制備過程比較復(fù)雜，對于技術(shù)水平的要求也比較高，一旦在施工任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響后期工程的使用效能。為此，如何提高混凝土的施工質(zhì)量，改良混凝土的性質(zhì)是我國路橋建設(shè)部門近年來關(guān)注和探討的焦點，高性能混凝土材料的開發(fā)為解決這一問題帶來的契機。

高性能混凝土的開發(fā)是建立在傳統(tǒng)混凝土材料的基礎(chǔ)之上的，衡量混凝土性能的好壞主要是根據(jù)其施工工程的質(zhì)量穩(wěn)定性而定，當(dāng)然，高性能混凝土還具備可操作性強和經(jīng)濟實用等特點，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排序更為規(guī)律，強度也更加高，這種結(jié)構(gòu)在施工中不易發(fā)生混凝土開裂現(xiàn)象。同時在其制備過程中對于技術(shù)的要求也比較嚴格，比如原料的添加比例要嚴格精確，要嚴格控制振搗時間，在澆筑施工環(huán)節(jié)也要嚴格按照操作標準執(zhí)行。

1 高性能混凝土簡介

1.1 高性能混凝土的性質(zhì)和配置注意事項

與傳統(tǒng)的混凝土材料相比，高性能混凝土材料無論從性能還是從施工質(zhì)量上都更勝一籌。傳統(tǒng)的混凝土材料經(jīng)常會在使用時出現(xiàn)開裂問題，影響路橋工程的使用效能和安全性，而高性能混凝土材料的開發(fā)則有效彌補了這一缺點。首先，為了適應(yīng)其實用環(huán)境的特殊性，混凝土材料必須具備高彈性，以便能夠適應(yīng)溫度對其帶來的影響；其次，優(yōu)質(zhì)的混凝土材料要具備高穩(wěn)定性，因此其內(nèi)部強度要高，以便能夠經(jīng)受外力的沖擊。高性能混凝土材料就很好地具備了上述性質(zhì)和特點，為混凝土路橋施工帶來了質(zhì)量上的飛躍。

混凝土要想實現(xiàn)高性能標準，就要從如下幾方面入手：其一，在原料添加時，要盡量原則顆粒較細的砂石和水泥原料，這是因為原料顆粒越細，就越能夠提高混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實度和穩(wěn)定性，同時還要根據(jù)不同施工需要進行水灰配比的適當(dāng)調(diào)整，在配比時，可以添加新型外加劑及減水劑，以提高混凝土的性能。其二，對于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中殘留的空隙，高性能混凝土中就加入了能夠填補空隙的細粉和凝膠劑，加入這些材料可以大幅提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低混凝土原料的發(fā)生開裂和滲漏現(xiàn)象的幾率。目前新型的高性能混凝土已具備了上述優(yōu)勢，并在不斷改良以更好的迎合施工的需要。

1.2 如何提高混凝土的施工性能

評價混凝土質(zhì)量好壞的標準是以其穩(wěn)定性作為依據(jù)的。要想提高混凝土材料的穩(wěn)定性能，首先要考慮如何提高其抗?jié)B性能。混凝土的抗?jié)B性與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實度有緊密聯(lián)系，一般的混凝土材料其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為松散，空隙也非常大，這就會導(dǎo)致在日后的使用過程中極易出現(xiàn)變形或沉降的情況，因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實度可以通過采用添加凝膠材料來進行空隙的填補，增強其內(nèi)部抗壓性，同時也提高了其抗?jié)B性能。其次，改變混凝土的穩(wěn)定性還要從原料配比和制備環(huán)節(jié)進行嚴格把控。混凝土是由水泥石、骨料與界面三相組成的，在粗骨料和水泥石之間存在一個白色環(huán)即所謂的過渡層，其厚度約為50-100μm，完全由氫氧化鈣和鈣礬石的粗大結(jié)晶組成，具有比水泥石高的孔隙率，對混凝土的強度、抗?jié)B性與耐久性都不利。因此，必須抑制界面結(jié)構(gòu)的形成。同時為了保證混凝土的工作性，必須摻入高效減水劑，使坍落度增大，而這必然導(dǎo)致坍落度損失快，給施工帶來困難，因此需控制添加劑的使用。再者，為了改善界面結(jié)構(gòu)及水泥石孔結(jié)構(gòu).必須摻入超細粉與氫氧化鈣反應(yīng)，生成c-S-H凝膠。

2 具體路橋混凝土應(yīng)用舉例

2.1 應(yīng)用在橋梁施工中

高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長大跨橋梁的建造，包括長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、搗實而不離析、高超的、能長期保持的力學(xué)性能，早期強度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下長壽命、高強度、高流動性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用.延長橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟效益。耐久性、養(yǎng)護的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟性已成為工程建設(shè)的目標。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)計壽命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇，成為特殊的摻和材料，使海工混凝土既有高強度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節(jié)約材料成本2000萬元。不僅效果穩(wěn)定，還能能提前感知混凝土的過度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點是：（1）跨徑更長；（2）主梁間距更大；（3）構(gòu)件更薄；（4）耐久性增強；（5）力學(xué)性能加強。

2.2 應(yīng)用在公路施工中

在公路施工中，高性能混凝土應(yīng)用十分廣泛，它能夠長期的經(jīng)受外部惡劣的自然環(huán)境的侵蝕，并且具備較強的抗沖擊能力，高性能混凝土可以大大提高路基的穩(wěn)固性，降低其發(fā)生不規(guī)則沉降的概率，而且在原料配置時，還能夠大幅度降低水泥原料的用量，既提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時又達到了節(jié)約施工成本的效果。高性能混凝土的配置過程較為復(fù)雜，其原理主要是通過進行原材料的科學(xué)選擇和搭配，并適量加入一些能夠提高其性能的外加劑，提高其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實度和穩(wěn)定性，并通過增強其強度來提高公路的使用壽命。

3 高性能混凝土配置時的工藝流程

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

3.2 制備高性能混凝土?xí)r，各種原材料的計量應(yīng)盡量準確。使出機口拌合物的工作度穩(wěn)定，波動小，除對堆料和稱量裝置有較高要求外，一個重要的控制因素是砂石含水量，即使攪拌設(shè)備上裝有先進的含水量測定及控制設(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)生波動時，及時加以調(diào)整。

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

3.4 由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，須在澆筑后立即進行濕養(yǎng)護，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。

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