道路橋梁建設中的混凝土結構分析

武 凱

中鐵一局集團第四工程有限公司

1 道路橋梁建設中混凝土的作用概述

目前，我國的道路橋梁建設工程中，由于混凝土的凝結硬化時間長，受施工季節影響大，肋形梁板因梁高降低建筑凈高，導致吊頂增加費用，管線安裝不便，造成隔音較差，自重較大，不宜大跨度裝修，使得這一結構形式的應用受到一定的限制。高性能混凝土是近期混凝土技術發展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質混凝土，必須采用嚴格的施工工藝，采用優質材料配制，便于澆筑、振搗時不離析、力學性能穩定、早期強度高、具有長期的力學性能，抗滲性，密實性，水化熱，韌性，體積穩定性等性能的耐久的混凝土，特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴酷環境中的建筑結構。

第一，混凝土的形態是由粗集料的水泥石、結構和細集料所構成的砂漿界面過渡區形態所決定的。所謂的結構即指的是空間上的粗集料搭配，搭配的形態構建了混凝土粗集料的結構模型。第二，細集料和水泥石共同構成砂漿，并在混凝土結構模型中起著膠結粗集料結構的作用。混凝土砂漿同水泥膠砂具有相近的概念，其相關參數的比值，直接決定了水泥的強度等級。第三，界面過渡區是道路橋梁混凝土中最為薄弱的環節，特別是在粗集料界面的過渡層，其形狀主要由水泥水化生成氫氧化鈣形態和單位用水量所決定，并從宏觀上表現為砂漿膠結的強度。第四，單位用水量除在為水泥水化提供必須的水量之外，大部分要用來滿足混凝土的工作性要求，其表征方式無論在結構模型還是在水泥石模型中均一致。第五，混凝土結構模型是以水泥石模型為基礎發展起來的，水泥石模型同結構模型的基本參數間存在著內在的必然聯系，混凝土結構模型中所研究的水泥石仍能夠同水灰比定則相適應。

2 混凝土施工前期需要做的準備工作

在利用混凝土進行施工之前，相關人員一定要做好相關的準備工作。前期的準備工作是保證施工順利進行的關鍵，如果忽視了這一點，那么整個工程的進展都會受到一定程度的影響，具體而言，在混凝土施工前期需要做的準備工作主要包括以下內容：首先，要做好設計圖紙的會審工作。設計圖紙是決定整個工程的進程及細節的關鍵，因此，在對工程進行施工之前，一定要做好設計圖紙的審核工作。所謂的審核工作主要指的是施工方應盡快的與業主、設計及監理方做好溝通，四方一起對圖紙進行審核，要保證圖紙中不存在任何問題，如發現其中有問題或缺陷的存在，就一定要及時的對其加以解決，否則，一旦在圖紙的審核方面出現漏洞，那么整個工程將會受到非常嚴重的影響。其次，要對施工內容進行審查。在混凝土施工前期，相關人員一定要及時的對施工內容進行審查。在審查過程中，要注意到施工中的每一個細節，一定要避免細節處出現錯誤，一般而言，在對施工內容進行審核的過程中，通常要細化到各個螺栓以及每根鋼筋的具體位置，只有這樣，才能最大程度的保證施工內容的合理性，從而使道路橋梁的質量及使用壽命都能夠得到有效的保證。

3 道路橋梁建設中的混凝土結構問題分析

3.1 混凝土用水量的問題

在以往的道路橋梁工程建設過程中，混凝土材料配合比中水量的確定只考慮骨料的最大直徑和最初設計的坍塌臨界加水量，而經過實踐證明，這種配比形式在一定程度上導致用水量合理性欠缺，不利于工程后期的施工。隨著對于混凝土材料應用技術的不斷改革和創新，技術人員意識到，混凝土材料中存在的固相粒子的大小和形狀會對混凝土的性能產生一定的影響，將混凝土設計的臨界坍塌度引入到混凝土用水量模型構造中，實現了混凝土材料中的固相粒子的形狀和大小，影響混凝土強度的數值化描述，通過對其數值進行分析可以進一步了解道路橋梁建設中臨界坍塌度和混凝土用水量的科學配比。

3.2 混凝土架漿比問題分析

通過對當前各地區道路橋梁建設模型進行分析可以看出，在建設過程中混凝土強度的形成機制通常采用的是在大型機械作用下對于粗集料的振搗和攪拌，通過重力作用讓漿液進行自由沉淀，參照最緊密的結構堆積方式來構成混凝土的基礎骨架。由于重力作用，會使混凝土粗集料上層細顆粒沉淀填充砂漿之間的縫隙，進行滿足粗集料的加固，形成一個高強度的整體結構。而混凝土架漿比規定混凝土的強度是由其組成材料用量的比例來決定的，砂漿和粗集料對于混凝土強度所帶來的影響參數即作為混凝土架漿比，架漿比理論表明，在道路橋梁建設工程中，混凝土材料的強度和架漿比呈現一定的線性關系，這在一定程度上也充分體現了架漿比參數對于混凝土強度的重要性，不僅可以直接反映出混凝土強度的指數，還能間接對當前混凝土強度系數進行粗略的計算和了解，確保混凝土強度在施工規定的范圍內，保證工程后期施工的安全穩定。

3.3 砂灰比偏離問題分析

砂灰比偏離是道路橋梁建設中混凝土結構的重要參數，意在表明混凝土所采用的普通砂砂灰比同標準膠砂所用的標準砂砂灰比所發生的偏離，即指的是混凝土砂漿強度同水泥標準膠砂的強度偏離。影響混凝土結構中的砂灰比偏離的因素主要包括細集料的顆粒渾圓度、級配、品質及水泥石粘結的強度等。這也決定了在道路橋梁建設中在對砂灰比偏離函數進行建立時，應首先對上述因素產生的影響加以考慮。研究表明，導致這種偏離的因素主要是混凝土砂漿中水泥漿量同細集料的比值。

3.4 混凝土的結構構造

在混凝土建設橋梁時，橋梁上的關鍵部位一定要設計合理，尤其是它的結構構造。一旦結構構造等一些關鍵性的設計不合理，進行施工的時候就會存在很多問題。此問題不容忽視，一旦忽視，將會產生很多的問題，包括橋梁結構不穩定、老化，更會影響以后的安全運行。如果地基選擇不合理或沒有設計合理，例如地基的大小、地基的深度等，都會影響整個橋梁。

4 結構化設計在道路橋梁設計中的應用

4.1 進行有效的工程防水設計

道路橋梁工程的防水設計對于工程的使用質量具有重要的影響。因此在具體的結構化設計過程中，需要設計好工程的防水、排水措施，避免危害事故發生。在具體的操作過程中，主要就是選擇更加密實的混凝土材料或者水泥材料，加強對于防水層的建設，防止工程表面出現積水和滲水問題。在防水層結構化設計過程中：①需要確保防水材料與路面成為一個有機整體，確保工程具有良好的延展性和抗拉伸能力；②設計合理的排水設施，防止雨水或積水對于路面構成破壞。

4.2 在混凝土工程施工中的應用

在混凝土工程的施工過程中，對于道路橋梁的結構化設計，需要進行混凝土保護層的設計以及提升混凝土的耐久性。在具體的操作過程中：①通過混凝土保護層設計，提高混凝土的保護系數，增強混凝土的抗腐蝕性；②確保混凝土的配比和施工符合相關的設計標準和要求，提升混凝土施工的耐久性。

4.3 設計好合適的混凝土配合比

合理設計優質混凝土配合比，首先要根據結構物強度、耐久性與施工性的要求設計膠結材漿體，其次按環境與耐久性設定空氣量。在膠結材漿體體積與空氣體積確定后，剩余的空間便是砂、石體積，再根據堆積密實原則針對不同類型混凝土與石子最大粒徑，提出建立的五個連續級配計算式求得最適宜的單方石子量。基于混凝土拌合物的堆積密實性與流變性的規律，砂率必然隨膠結材漿體量的增減而變化，通過本文論證，設計混凝土配合比時，不宜以砂率為主導參數，而宜根據不同類型混凝土和石子最大粒徑按堆積密實原則選用適宜的單方石子量。這樣，除去膠結材漿體體積、空氣和石子體積，便是砂子體積。依據堆積密實原則，砂子宜用比粒度為5(相當于細度模數2.6～3.0)的偏粗中砂，如用不同細度的砂，可用比粒度計算出增減砂子數量，相應適當調整石子用量。另外，在混凝土配制技術研究中，許多試驗的結論認為，骨料表面吸附水分不參與水泥水化，故歐美等國家標準均規定以自由水與水泥用量之比為水灰比，許多國家規范均要求測砂、石吸水率，這一點也值得我們借鑒。

5 結束語

在具體的施工過程中，必須對其加以重視，才能從整體上保證整個工程的施工質量，因此，在完成混凝土的生產過程之后，相關人員一定要在詳細了解混凝土的施工工藝的基礎上，對整個道路橋梁進行施工，只有這樣才能有效的增強我國道路橋梁的使用壽命，從而提高我國交通領域的施工質量。

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