基于高性能混凝土特性的橋梁預(yù)制件應(yīng)用分析

■胡 超 ■北京城建道橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100124

高性能混凝土是在原有混凝土基礎(chǔ)上通過各種功能添加劑添加而改變混凝土特性使其能夠在更多專業(yè)領(lǐng)域方面發(fā)揮更大作用的一種混凝土攪拌方式。近年來隨著添加劑的豐富以及施工技術(shù)的成熟，高性能混凝土技術(shù)已經(jīng)得到了進(jìn)一步推廣與應(yīng)用?，F(xiàn)階段，橋梁施工尤其是小型跨河(江)公路橋梁(橋面長度低于2km)更多的是采用橋梁預(yù)制件的方式來進(jìn)行施工。此種施工具有周期短，同時施工，安全可靠等諸多特點。

1 高性能混凝土特性及配伍要求

高性能混凝土的特性主要通過不同的材料配伍來進(jìn)行實現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果以及實際應(yīng)用其大致可以分為高強(qiáng)度混凝土、高耐久混凝土、高工作性混凝土以及特種混凝土等。高強(qiáng)度混凝土是指在正常凝結(jié)情況下，混凝土應(yīng)力強(qiáng)度高于普通混凝土30%以上的可以稱之為高強(qiáng)度混凝土。在其具體的配伍方面主要通過骨料的搭配來進(jìn)行實現(xiàn)的，在具體施工階段該種混凝土骨料的粒徑分級更為細(xì)致，與傳統(tǒng)混凝土的三級骨料相比，高強(qiáng)度混凝土骨料粒徑等級為五級，配合相關(guān)的攪拌工藝使得該種混凝土凝結(jié)后的垂直應(yīng)力可以超過50N/mm2;高耐久混凝土則主要是指在自然條件下混凝土的風(fēng)化系數(shù)較低的混凝土類型?；炷两ㄖS著使用時間的延長而產(chǎn)生混凝土疲勞，尤其是在長期的高應(yīng)力負(fù)荷下，這種疲勞具有明顯的提速趨勢。在這樣的背景下，通過提高混凝土整體的耐久性能夠提高建筑的使用壽命。此種混凝土被廣泛的應(yīng)用于建筑以及水利工程的施工中去。在配伍施工方面高耐久混凝土主要是通過抗氧化添加劑來實現(xiàn)的。根據(jù)不同的耐性需求對混凝土攪拌過程中的混合泥漿進(jìn)行不同添加比例的確認(rèn)，進(jìn)而形成不同的耐久系數(shù)。該種混凝土耐久系數(shù)范圍在0．063-0．075之間，與傳統(tǒng)混凝土的0．35相比，降低了約3．7倍。按照理論推導(dǎo)該種混凝土建筑的使用壽命相較于傳統(tǒng)混凝土建筑而言可以延長4倍左右;所謂的高工作性混凝土是指在混凝土的凝結(jié)比可以按照需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，對于混合比例較高的混凝土施工單元，凝結(jié)比選擇范圍在1．65-1．85之間。而對于塑性較強(qiáng)，如需要預(yù)留孔徑操作的則需要其凝結(jié)比在2．50-3．00之間，此種為后續(xù)施工方便而進(jìn)行的的高性能混凝土其工作性能較強(qiáng)。

2 橋梁預(yù)制件的應(yīng)用優(yōu)勢

橋梁預(yù)制件是指通過預(yù)制的方式對橋梁的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行工廠加工，現(xiàn)場安裝的方式來進(jìn)行處置，是近年來較為常見的一種橋梁施工方式。此種施工方式的引用主要有如下兩個方面的優(yōu)點:第一，在預(yù)制件構(gòu)建橋梁的過程中，橋梁橋面預(yù)制施工與橋樁施工可以同步進(jìn)行，不僅有效的縮短了工期，還可以為橋梁建設(shè)過程中的人力與設(shè)備成本投入降低很大的成本支出。第二，橋梁預(yù)制件與橋樁聯(lián)合的過程中可以有效的避免當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境對混凝土施工的影響。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)在混凝土凝結(jié)的過程中當(dāng)?shù)氐臏囟?、濕度等因素能夠顯著的影響混凝土后續(xù)的施工質(zhì)量與使用安全。在預(yù)制件的施工過程中上述的凝結(jié)條件可以通過人為控制的方式來實現(xiàn)，進(jìn)一步為增加混凝土施工的合規(guī)性提供必要保障。在預(yù)制的過程中也更方便物料配伍的確定及其后續(xù)的質(zhì)量檢測。并通過對橋梁預(yù)制件的分件檢測來保障橋梁施工中的整體質(zhì)量，為后續(xù)的橋梁施工與驗收提供了極長的時間緩沖，進(jìn)而為保障橋梁施工質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

3 基于高性能混凝土抗凍性在橋梁預(yù)制件中的應(yīng)用分析

上文中主要對高性能混凝土的特點以及橋梁預(yù)制件在現(xiàn)代橋梁施工中的作用與優(yōu)勢。而東北地區(qū)條件下施工對于高性能混凝土的抗凍性要求較高，這就需要在橋梁預(yù)制件施工中引入高性能混凝土提高預(yù)制件的抗凍性能進(jìn)而能夠有效的提高預(yù)制件的施工質(zhì)量與施工合規(guī)度，進(jìn)一步提升橋梁整體的施工質(zhì)量。從其具體應(yīng)用的角度來考慮，橋梁施工的預(yù)制件應(yīng)用主要分為橋體施工(橋墩)以及橋面施工兩個部分，其中橋體由于長期受到流水與地下河床的沖刷與腐蝕，且水溫季節(jié)性表現(xiàn)明顯，在冬季出現(xiàn)顯著的冰封現(xiàn)象，因此表面需要進(jìn)行抗腐蝕及抗凍性處理，應(yīng)用高性能混凝土能夠有效的解決這個問題;而橋面則主要是要求有較高的應(yīng)力屬性，同時在冬季則要求較低的收縮系數(shù)以保障東北冬季橋面的正常使用。就具體預(yù)制件的施工過程中主要可以分為如下幾個方面:

第一，抗凍性預(yù)制件的使用?？箖鲂灶A(yù)制件主要應(yīng)用在橋體的橋墩水上部分及橋面部分(水下部分溫度變化并不顯著)。此部分對混凝土抗凍性的要求較高，在具體的施工過程中需要通過優(yōu)化物料配伍以及添加適當(dāng)?shù)奶砑觿┓绞絹磉M(jìn)行。具體分為如下三點要求:首先，與一般混凝土相比，抗凍性混凝土漿骨比有所上升，即從一般混凝土的0．35∶0．65降低到0．3∶0．7;其次，對骨料的選擇也與傳統(tǒng)混凝土有一定的差異。除了礦物骨料之外，還需要在混凝土中添加12%-18%的粉煤灰和高爐礦渣粉以提高混凝土整體的抗凍系數(shù)，同時減少T-S(溫度-損傷)系數(shù)，進(jìn)而保障橋體抗凍性的提高。在外加劑選擇中需要添加減水劑(添加比例為0．8%-1．2%)來進(jìn)一步提高混凝土的坍落度，并降低水灰比來提高高性能混凝土的抗凍性。

第二，抗凍性混凝土的應(yīng)力分析。以降低水灰比來提高混凝土抗凍性的預(yù)制件在應(yīng)力層面同樣表現(xiàn)出色，能夠滿足橋梁施工中柱體與橋面的要求。就此類預(yù)制件的混凝土施工中需要注意料與鋼筋配伍需要進(jìn)一步強(qiáng)化，配筋強(qiáng)度需要達(dá)到35-40N/mm2之間;

第三，抗凍性混凝土在預(yù)制臺施工中的應(yīng)用。所謂的預(yù)制臺是為后續(xù)其他功能的預(yù)制件安裝所預(yù)留的組合平臺，此種平臺的應(yīng)用與設(shè)計廣泛的應(yīng)用在支撐橋骨中，在為本座橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供必要的應(yīng)力支撐的情況下，還能夠為橋梁后續(xù)的拓展提供必要的應(yīng)力支撐，如橋面的拓寬施工、橋面主體外照明施工、橋面非機(jī)動車道整合等。通過此種方式能夠在不改變橋梁主體結(jié)構(gòu)的情況下完成后續(xù)的改建，節(jié)約了成本的同時也緩解了由于橋梁施工為城市帶來的交通壓力。

4 總結(jié)

本文系統(tǒng)的闡述了高性能混凝土的特性，并分析了根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境而對高性能選擇的基本過程。結(jié)合橋梁施工，本文系統(tǒng)的總結(jié)了橋梁預(yù)制件在橋梁施工中的作用與優(yōu)勢，為此種施工方式的推廣奠定了理論基礎(chǔ)。

［1］王東祥．高性能混凝土在公路橋梁施工中的應(yīng)用分析［J］．黑龍江交通科技，2013，04∶87+89．

［2］宋國芳，李涓．高性能混凝土的發(fā)展及其在路橋建設(shè)中的應(yīng)用［J］．材料科學(xué)與工程學(xué)報，2012，06∶950-954．

［3］劉敏強(qiáng)．高性能混凝土的發(fā)展及其在路橋建設(shè)中的應(yīng)用［J］．江西建材，2012，06∶207-209．