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(lái)越多的新型施工材料和施工技術(shù)被廣泛的開(kāi)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(huì)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(shí)不會(huì)增加操作難度，而且，其具有傳統(tǒng)混凝土材料所無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)：成品性能穩(wěn)定，強(qiáng)度高，便于施工操作，且施工路橋建筑經(jīng)久耐用，同時(shí)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(diǎn)，其應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)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(duì)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(guó)交通運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)重要組成部分，在路橋建設(shè)過(guò)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(diǎn)著眼于如何提高路橋工程的耐用性和安全性，延長(zhǎng)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(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)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(wèn)題，都會(huì)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(guó)路橋建設(shè)部門(mén)近年來(lái)關(guān)注和探討的焦點(diǎn)，高性能混凝土材料的開(kāi)發(fā)為解決這一問(wèn)題帶來(lái)的契機(jī)。

高性能混凝土的開(kāi)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(qiáng)和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排序更為規(guī)律，強(qiáng)度也更加高，這種結(jié)構(gòu)在施工中不易發(fā)生混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象。同時(shí)在其制備過(guò)程中對(duì)于技術(shù)的要求也比較嚴(yán)格，比如原料的添加比例要嚴(yán)格精確，要嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，在澆筑施工環(huán)節(jié)也要嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1 高性能混凝土簡(jiǎn)介

1.1 高性能混凝土的性質(zhì)和配置注意事項(xiàng)

與傳統(tǒng)的混凝土材料相比，高性能混凝土材料無(wú)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(huì)在使用時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)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(kāi)發(fā)則有效彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。首先，為了適應(yīng)其實(shí)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(duì)其帶來(lái)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(qiáng)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(diǎn)，為混凝土路橋施工帶來(lái)了質(zhì)量上的飛躍。

混凝土要想實(shí)現(xiàn)高性能標(biāo)準(zhǔn)，就要從如下幾方面入手：其一，在原料添加時(shí)，要盡量原則顆粒較細(xì)的砂石和水泥原料，這是因?yàn)樵项w粒越細(xì)，就越能夠提高混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)度和穩(wěn)定性，同時(shí)還要根據(jù)不同施工需要進(jìn)行水灰配比的適當(dāng)調(diào)整，在配比時(shí)，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(duì)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(bǔ)空隙的細(xì)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(kāi)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(shì)，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(píng)價(jià)混凝土質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)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?；炷恋目?jié)B性與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)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(huì)導(dǎo)致在日后的使用過(guò)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(shí)度可以通過(guò)采用添加凝膠材料來(lái)進(jìn)行空隙的填補(bǔ)，增強(qiáng)其內(nèi)部抗壓性，同時(shí)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(jìn)行嚴(yán)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(gè)白色環(huán)即所謂的過(guò)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(duì)混凝土的強(qiáng)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(shí)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(lái)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(xì)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(zhǎng)大跨橋梁的建造，包括長(zhǎng)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(shí)而不離析、高超的、能長(zhǎng)期保持的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下長(zhǎng)壽命、高強(qiáng)度、高流動(dòng)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(zhǎng)橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)計(jì)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(qiáng)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(wàn)元。不僅效果穩(wěn)定，還能能提前感知混凝土的過(guò)度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：（1）跨徑更長(zhǎng)；（2）主梁間距更大；（3）構(gòu)件更薄；（4）耐久性增強(qiáng)；（5）力學(xué)性能加強(qiáng)。

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(zhǎng)期的經(jīng)受外部惡劣的自然環(huán)境的侵蝕，并且具備較強(qiáng)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(shí)，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(shí)又達(dá)到了節(jié)約施工成本的效果。高性能混凝土的配置過(guò)程較為復(fù)雜，其原理主要是通過(guò)進(jìn)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(shí)度和穩(wěn)定性，并通過(guò)增強(qiáng)其強(qiáng)度來(lái)提高公路的使用壽命。

3 高性能混凝土配置時(shí)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(shí)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(jī)或逆流式攪拌機(jī)能在較短時(shí)間內(nèi)將其攪拌均勻，采用其他設(shè)備時(shí)須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)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(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機(jī)口拌合物的工作度穩(wěn)定，波動(dòng)小，除對(duì)堆料和稱(chēng)量裝置有較高要求外，一個(gè)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(jìn)的含水量測(cè)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(dòng)時(shí)，及時(shí)加以調(diào)整。

3.3 高性能混凝土運(yùn)輸與澆筑宜采用罐車(chē)和泵送，用手推車(chē)運(yùn)輸及澆筑時(shí)不僅操作困難。而且也無(wú)法進(jìn)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(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，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(guò)大出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取保溫措施。

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