高性能混凝土在公路工程施工中的應(yīng)用

趙惠惠，王曉鵬

（1.運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)，山西 運(yùn)城 044000；2.山西運(yùn)城建工集團(tuán)有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

當(dāng)前，施工技術(shù)處于快速發(fā)展的時(shí)期，各類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對建筑施工材料的要求越來越嚴(yán)格，在此發(fā)展趨勢下出現(xiàn)了高性能混凝土。相比于一般的混凝土，高性能混凝土在穩(wěn)定性、耐久性等方面具有明顯的優(yōu)勢。因此，高性能混凝土在很多公路工程施工中得到了較為普遍的應(yīng)用[1-2]。

1 高性能混凝土性能分析

高性能混凝土最突出的特性是其具有良好的耐久性，這也是其自身的核心特征。高性能混凝土除了具有優(yōu)良的耐久性及相應(yīng)的力學(xué)特性外，還具有較好的使用性能。在振搗環(huán)節(jié)，高性能混凝土不會離析，澆筑起來比較容易，同時(shí)能在很長時(shí)間內(nèi)依然具有一定的力學(xué)特性，尤其在早期具有較高的強(qiáng)度，對早期收縮變形性能有極大的影響。

1.1 密實(shí)性能優(yōu)越

高性能混凝土具有優(yōu)良的密實(shí)性能，拌制過程中只需要投入少量的水就能呈現(xiàn)出較好的流動性，對應(yīng)的離析性能也非常突出，具備的填充性也非常好，因此使得混凝土實(shí)現(xiàn)了較好的密實(shí)性能。

1.2 抗壓強(qiáng)度好

高性能混凝土本身的抗壓強(qiáng)度已超過200 MPa。相比于普通的混凝土，高性能混凝土在抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度方面具有較為明顯的優(yōu)勢，其早期強(qiáng)度發(fā)展較快，后期的強(qiáng)度提升也比較明顯。

1.3 徐變與收縮較小

高性能混凝土自身的強(qiáng)度和總收縮量呈反比關(guān)系，即強(qiáng)度越低，收縮量越大。但高性能混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展較快，因此早期的收縮率不會過大。

1.4 耐久性強(qiáng)

高性能混凝土不但在抗?jié)B性等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)具備的有效滲透率遠(yuǎn)低于普通混凝土。由于自身具有抗?jié)B性等優(yōu)勢，高性能混凝土比同強(qiáng)度的混凝土在抗腐蝕方面具有更加明顯的優(yōu)勢，換言之即耐久性更強(qiáng)。

1.5 耐火性較強(qiáng)

高性能混凝土在高溫條件下也會存在爆裂等問題。由于混凝土具有較高的密實(shí)度，此種條件下自由水利用毛細(xì)孔排出去存在較大的難度，通過高溫的作用，內(nèi)部形成的蒸汽壓力逐漸趨近于飽和蒸汽壓力。當(dāng)混凝土溫度達(dá)到300℃時(shí)，具備的蒸汽壓力為8 MPa，假如溫度不斷提升達(dá)到350℃時(shí)，蒸汽壓力會達(dá)到17 MPa，此種內(nèi)部壓力條件會造成混凝土中產(chǎn)生5 MPa的拉伸應(yīng)力，出現(xiàn)剝落等各種問題。此種狀態(tài)下普通混凝土已經(jīng)基本不具備強(qiáng)度，因此高性能混凝土具有相對良好的耐火性能。

2 高性能混凝土在公路工程施工中的應(yīng)用

2.1 原材料選擇

1）水泥材料。可利用普通硅酸鹽水泥來完成高性能混凝土的配制，同時(shí)其性能應(yīng)符合GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》的相關(guān)要求，避免采用早強(qiáng)水泥；表觀密度控制在350 kg/m3之內(nèi)，同時(shí)對水泥比表面積進(jìn)行控制，應(yīng)控制在0.6%之內(nèi)；對游離氧化鈣的含量進(jìn)行控制，應(yīng)控制在1.5%之內(nèi)；水泥熟料內(nèi)C3A的含量應(yīng)控制在8%之內(nèi)。

2）骨料材料。粗骨料的選擇非常重要，應(yīng)當(dāng)選取粒形較好、質(zhì)地優(yōu)良的小碎石，還可以采用碎卵石，避免使用砂巖碎石。細(xì)骨料可以選取質(zhì)地優(yōu)良、級配符合要求的天然中粗河砂。選取級配骨料，將其對應(yīng)的最大直徑控制在31.5 mm之內(nèi)，并且應(yīng)當(dāng)在鋼筋保護(hù)層厚度的2/3之內(nèi)、鋼筋最小間距的3/4之內(nèi)，如混凝土強(qiáng)度較高，所使用的骨料粒徑應(yīng)控制在25 mm之內(nèi)。粗骨料的松散堆積密度應(yīng)當(dāng)控制在1 500 kg/cm3之內(nèi)。將吸水率控制在2%之內(nèi)，將空隙率控制在40%之內(nèi)。

3）拌和用水。應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)的行業(yè)規(guī)定來選取比較合理的拌和用水，一般使用自來水即可。

4）外加劑。應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地選取外加劑，根據(jù)混凝土的具體用途分別添加相應(yīng)的外加劑。

2.2 攪拌施工

在施工過程中，高性能混凝土的性能會受到不同攪拌工藝帶來的影響。對高性能混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)，除應(yīng)當(dāng)攪拌均勻外，攪拌后應(yīng)使混凝土達(dá)到良好的塑性效果。在攪拌過程中，通常選用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。在攪拌環(huán)節(jié)應(yīng)控制用水量，需專業(yè)的技術(shù)人員計(jì)算水灰比，選取合適的高性能減水劑，且應(yīng)當(dāng)對攪拌時(shí)間進(jìn)行科學(xué)的控制。如山西省某公路工程，攪拌混凝土?xí)r使用了錐形反轉(zhuǎn)混凝土攪拌機(jī)，先將石子等材料集中攪拌30 min，然后加入高效減水劑攪拌150 s，攪拌成符合相關(guān)要求的高性能混凝土，攪拌后的混凝土具有保水性強(qiáng)等優(yōu)勢，應(yīng)用后至今未發(fā)現(xiàn)道路出現(xiàn)較為明顯的開裂等現(xiàn)象。

2.3 運(yùn)輸及澆筑振搗

攪拌完混凝土后，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，運(yùn)輸車應(yīng)以合理的攪拌速度進(jìn)行攪拌。整個(gè)流程中，應(yīng)當(dāng)分層次完成澆筑及振搗。振搗施工時(shí)采用插入式高頻振搗器，局部振搗時(shí)使用平板振搗器和插入式振搗器共同施工，使混凝土拌合物達(dá)到共振，實(shí)現(xiàn)較好的振搗效果。在整個(gè)振搗環(huán)節(jié)，當(dāng)振搗到混凝土的表面不冒泡及不存在漂浮的漿液時(shí)則停止振搗。在施工過程中，當(dāng)攪拌的位置和施工現(xiàn)場的位置距離較近且混凝土的單次需求量較小時(shí)，為降低花費(fèi)，可使用較小的自卸車進(jìn)行運(yùn)輸。整個(gè)澆筑振搗環(huán)節(jié)通常是利用振動棒進(jìn)行小幅度的振搗，后續(xù)經(jīng)過人工抹面，完成最終的施工。

2.4 養(yǎng)護(hù)施工

在公路工程施工過程中，為了將高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來，混凝土后期養(yǎng)護(hù)應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虻闹匾暋Ｓ捎诟咝阅芑炷辆哂兴冶刃〉葍?yōu)勢，相比于普通混凝土，養(yǎng)護(hù)的作用就更加凸顯。在完成高性能混凝土澆筑之后，應(yīng)當(dāng)立即噴灑養(yǎng)護(hù)劑，確保混凝土外表面的濕潤。為使?jié)仓幕炷翝M足相關(guān)規(guī)范的要求，避免出現(xiàn)裂縫等缺陷，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)當(dāng)對混凝土的內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，同時(shí)采取科學(xué)的方式降低混凝土表面溫差和內(nèi)部溫差。

3 高性能混凝土施工質(zhì)量控制

3.1 施工前的質(zhì)量控制

1）對施工所需原材料的質(zhì)量進(jìn)行控制。在施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，除了應(yīng)當(dāng)選用質(zhì)量較高的減水劑外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對原材料進(jìn)行選取，合理控制高效減水劑、水泥等原材料的質(zhì)量。

2）對工程施工人員進(jìn)行合理的安排。根據(jù)施工人員的不同情況，開展有針對性的技術(shù)交底工作，并組織相應(yīng)的培訓(xùn)教育。

3）對施工中用到的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的控制。應(yīng)當(dāng)選取適合施工需求的設(shè)備，并進(jìn)行定期維修和周期性檢查，發(fā)現(xiàn)問題第一時(shí)間進(jìn)行處理。

3.2 施工過程中的質(zhì)量控制

1）在混凝土攪拌過程中，應(yīng)當(dāng)把控好原材料以及外加材料的投放順序，同時(shí)對原材料的攪拌時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，分配合適的原材料使用數(shù)量，并且應(yīng)當(dāng)在混凝土運(yùn)輸過程中設(shè)置相應(yīng)的隔熱方式以及防坍落措施，針對漏漿問題采取合理的措施。

2）在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻留意混凝土的坍落度受環(huán)境濕度等條件的變化造成的影響，尤其是在氣溫較高的條件下，在大面積施工過程中應(yīng)當(dāng)利用合理的降溫方式，使混凝土的施工質(zhì)量得到保證。在對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)當(dāng)按照之前規(guī)劃的方式采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.3 施工后期的質(zhì)量控制

施工后期關(guān)鍵是對高性能混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果滿足要求后方可驗(yàn)收。綜合分析混凝土的實(shí)際強(qiáng)度等級是否滿足設(shè)計(jì)要求和國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的要求，若條件具備，還應(yīng)對混凝土耐久性進(jìn)行檢驗(yàn)檢測，確認(rèn)其滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

高性能混凝土之所以被定義為高性能，主要是其具有坍落度小、流動性相對較差等特點(diǎn)。高性能混凝土應(yīng)用于公路工程時(shí)，受自身特點(diǎn)和工程實(shí)際情況的影響，在澆筑施工時(shí)需邊澆筑邊振搗，再加上混凝土不易出現(xiàn)離析等現(xiàn)象，用水量小，不易產(chǎn)生干縮和收縮裂縫，可顯著提高路面的耐久性。高性能混凝土孔隙率相對較低，凍融循環(huán)作用下不易出現(xiàn)因凍脹而開裂等現(xiàn)象，具有大面積推廣應(yīng)用的價(jià)值，應(yīng)用后可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。