高強混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應用探究

欒遠亮

晟遠工程設計集團有限公司 山東 煙臺 264000

1 高強混凝土在道路與交通工程應用中的作用

（1）減小體積。在道路與交通工程中，高強混凝土結構與常規混凝土結構相比，能在減小建筑構件截面尺寸的基礎上，確保建筑構件仍然滿足道路與交通工程的各項質量與性能要求，使道路與交通工程中的相關構件能夠在使用高強混凝土的情況下，達到有效降低構件自重、縮小截面尺寸的目的。比如道路與交通工程中的某些受彎構件可以使用高強混凝土澆筑，通過更高的配筋率有效縮小截面高度，使其滿足道路與交通工程的設計要求[1]。

（2）提升剛度。與常規混凝土結構相比，高強混凝土結構的剛度較大、變形較小。在道路與交通工程施工中，對于部分有特殊剛度、特殊變形等要求的結構可以采用高強混凝土材料，以滿足道路與交通工程結構設計的全面要求。

（3）延長壽命。高強混凝土結構與常規混凝土結構相比還具有更長的使用壽命，尤其是當前以高強混凝土材料為基礎的預應力技術，其在道路與交通工程中通過人為控制應力而充分使道路與交通結構中部分受彎構件的抗彎剛度與抗裂縫能力得以提升，有效預防道路結構因長期在露天、潮濕等環境下發生的結構變形、結構裂縫等問題，對提升道路與交通工程的建造質量與延長使用壽命具有重要意義。

（4）提高安全性。由于高強混凝土本身摻雜了礦渣、礦粉、硅粉等諸多材料，因此高強混凝土結構的剛度、抗壓強度、抗震能力等均優于常規混凝土結構。同時，硅粉等材料也使得高強混凝土結構的耐磨能力、耐沖刷能力等得以提升，使其在道路與交通工程中具有更好的抗河流沖刷能力，對確保道路與交通工程的安全性、耐久性起到非常重要的作用。

2 影響高強度混凝土施工質量的幾個因素

第一，水灰比因素。結合高強度混凝土特點可以得知，如果其水灰比比較大，會降低其自身強度。第二，外加劑和礦物混合料。在高強度混凝土當中，加入適量的減水劑和緩凝劑，能夠有效提高混凝土施工強度。同時，加入一定量的礦粉，能夠提升混凝土密實度，確保混凝土密實度得到有效提高。第三，集料。如果集料強度比較低，會降低高強度混凝土的施工強度，若水泥和集料間的黏結力較小，會嚴重影響混凝土坍落度，出現此種現象的主要原因是集料表面存在較多雜質，清潔度比較差。同時，如果高強度混凝土的水泥用量相同，在此條件下，若水泥用量過少，需要適當提升集料粒徑，進而有效提高混凝土施工強度。

3 高強混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應用

在將高強混凝土結構應用于道路與交通工程的過程中，必須分析高強混凝土材料的諸多特性，同時要結合當前道路與交通工程的實際設計要求，做好對高強混凝土材料各項參數特征的計算，確保高強混凝土結構能夠充分滿足道路與交通工程的質量與性能需求。總體上，在將高強混凝土結構應用于道路與交通工程中時，應當依照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）中的有關要求，充分計算高強混凝土的各項力學性能指標，并注意以下事項。

3.1 高強混凝土配比

在進行高強混凝土配比時，必須確保其中各類原材料的綜合性能和質量，發揮各類原材料在高強混凝土配比中的作用，促使高強混凝土的實際質量和應用價值得以保障。就目前來看，在道路與交通工程中高強混凝土配比原材料主要包括水泥、復合材料、細集料、石英砂、粗集料和外加劑等。其中水泥材料多為普通硅酸鹽水泥，在高強混凝土配比時要保證水泥材料的使用性能。

高強混凝土配比中的復合材料主要由硅灰、礦粉和粉煤灰組成，為此需要保證各類基礎材料配比達到理想的混合效果，以發揮在高強混凝土配比中的實際作用，使得高強混凝土可以滿足道路與交通工程項目建設要求。在進行高強混凝土配比中，對于細集料，應確保其細度模數和含泥量均達到合理狀態，發揮細集料在高強混凝土配比中的作用，將高強混凝土綜合調配和后期配比試驗在具體實施過程中出現問題的概率降到最低；對于石英砂來說，在投入使用前應對石英砂顆粒組成展開研究分析，及時解決具體組成過程中出現的問題，避免石英砂材料在實際應用過程中影響配比；在粗集料選取中，必須保證各項指標均滿足高強混凝土配比要求，將其壓碎值、針片狀含量、含泥量等參數控制在規定范圍內，必要時在完全清洗后投入使用，以提升高強混凝土的配比效果[2]。

3.2 深梁抗剪能力計算

設計人員除了要依照規范內容計算常規狀態下高強混凝土深梁結構的抗剪能力以外，還需要對極限狀態下高強混凝土深梁結構的界面抗剪能力進行計算，以確保高強混凝土深梁結構在極限狀態下的抗剪能力，對其整體應用效果有更加全面的把控。

3.3 觀察受壓區高度界限系數

設計人員要計算鋼筋混凝土與預應力混凝土構件在正截面上的極限狀態承載能力，尤其是在高強混凝土結構的受壓區域，計算人員要依照規范要求并根據抗壓設計強度的計算結果，觀察受壓區域的界限系數是否符合道路與交通工程的設計需求。

3.4 鋼筋混凝土軸心受壓構件正截面強度計算

由于高強混凝土結構在道路與交通工程應用過程中，其構件中箍筋的約束作用受高強混凝土材料的強度影響，相較于常規混凝土更弱，因此設計人員需要對鋼筋混凝土軸心受壓構件的正截面強度進行計算，結合箍筋的套箍系數確保計算結果的合理性。

3.5 鋼筋混凝土斜截面抗剪強度計算

高強度鋼筋混凝土板梁結構的剪切破壞形態同樣涵蓋了剪壓、斜拉等不同類型，同時上述形態均受高強度鋼筋混凝土板梁結構的剪跨比與含箍系數影響。因此，相關人員在使用高強度鋼筋混凝土的過程中，還要注意預應力對于鋼筋混凝土結構的影響，要根據鋼筋混凝土斜截面抗剪強度計算結果確定預應力的處理方法。

4 實證研究

（1）工程概況。一座城市路橋交通工程位于城市碼頭前，毗鄰黃海。由于地處海邊，時間受海風影響。風力過大時，容易引起局部橋梁混凝土的干縮和裂縫問題。找平層設計厚度6cm，設計強度C50。施工中高強混凝土混合料的選擇主要是根據當地材料。施工現場周圍有片麻巖和玄武巖兩種混合料。前者的破碎值為11%，后者的破碎值為6%。根據本橋交通工程施工的后續要求，最終選用5～16粒級玄武巖作為高強混凝土作業材料。

（2）技術要求研究。在城市道路橋梁交通工程建設中，由于橋梁屬于貨運專線箱梁，在進行橋梁耐久性標準設計時，應在滿足施工要求的基礎上，進一步提高施工要求。根據《高強混凝土暫行技術條件》的要求，本橋交通工程在實際應用高強混凝土時，其性能和耐久性按以下標準進行，規范見表1。

（3）施工工藝研究。根據某橋梁交通工程的施工要求，提出了在現場施工中，為促進施工過程中高強度混凝土的施工方法。具體操作步驟如下：①為保證高強混凝土強度，促進水泥用量的降低，選用p.o52.5高性能水泥；②在固定水灰比的基礎上，更換10%水泥材料，為避免海洋氣候對橋梁交通工程的影響，本工程采用改性材料，造成混凝土裂縫，本施工采用高強混凝土與聚丙烯纖維混合，摻量1kg/m2。④ 聚丙烯纖維摻入后，高強混凝土的流動性和坍落度降低。⑤ 為進一步優化高強混凝土的流動性，在高強混凝土中應加入適量引氣劑，引氣劑用量不得超過施工規范。

表1 某城市道路與橋梁交通工程高強混凝土性能規范表

5 結束語

綜上所述，在經濟發展過程中，公路項目數量明顯增加。針對高強度行駛壓力，對路面和橋梁提出了更高的質量要求。高強混凝土由于其耐久性和穩定性強而在工程中得到了廣泛的應用。在實際應用階段，應根據工程特點和施工要求，合理控制高強混凝土的指標。在滿足工程要求的基礎上，合理降低施工成本，促進公路工程的長遠發展。