高性能混凝土在公路工程中的應(yīng)用探析

趙 杰

(河南省水利勘測有限公司,河南 鄭州 450046)

1 高性能混凝土

1.1 高性能混凝土原材料

高性能混凝土原料主要包括水泥、細(xì)集料、粗集料、粉煤灰和水等。

水泥選擇的要求較高,在抗壓性和抗折性上都有一定標(biāo)準(zhǔn)。高性能混凝土要根據(jù)混凝土性能要求選擇合適水泥,一般來說超過350m2d的混凝土,會選用標(biāo)號超過32.5的硅酸鹽水泥,鋁酸三鈣含量不能超過8%,細(xì)度保持在10%以下,堿含量不能達(dá)到8%[1]。

骨料分為細(xì)集料和粗集料。細(xì)集料一般選擇天然中粗河砂,模數(shù)要求在2.0～3.0,質(zhì)地均勻。

粗集料,松料一般選擇級配合適的碎石,一般為二級或三級,也可尋則卵石或者碎卵石,對大骨料含量進(jìn)行控制,最大骨料粒徑不能超過31.5mm,最大能達(dá)到鋼筋保護(hù)層厚度的2/3,高強(qiáng)度的混凝土顆粒粒徑最大不能超過25mm,壓碎指標(biāo)不能超過8%。

1.2 高性能混凝土的性能

(1)流動(dòng)性強(qiáng)。高性能混凝土流動(dòng)性強(qiáng),容易攪拌,而且用水量較傳統(tǒng)混凝土較低,不會出現(xiàn)離析反應(yīng),容易成型,而且自密實(shí)強(qiáng),填充性好。

(2)穩(wěn)定性高。高性能混凝土穩(wěn)定性高,固結(jié)后不容易出現(xiàn)變形、扭曲、收縮和裂縫現(xiàn)象。與普通混凝土相比,彈性?？梢赃_(dá)到45Gpa。

(3)耐久性強(qiáng)。高性能混凝土在硬化后具有較強(qiáng)的低滲透性,可有效減少雨水滲透,同時(shí)抗擊外界重物壓力和高溫暴曬。其抗壓強(qiáng)度能超過200Mpa。

(4)耐火性。在高溫作用下,高性能混凝土?xí)a(chǎn)生剝落和爆裂現(xiàn)象,這是由其高密實(shí)度引起的,高密實(shí)度導(dǎo)致水分不能輕易從混凝土中排出,受到高溫的影響,水蒸氣形成飽和蒸汽壓力,內(nèi)部壓力增大,在拉伸應(yīng)力作用下可以使高性能混凝土發(fā)生剝落或爆裂[2]。

(5)經(jīng)濟(jì)性能較好。高性能混凝土使用可以降低結(jié)構(gòu)自重,減少截面尺寸,,減少鋼筋和混凝土用量,提高工程效益,節(jié)省工程成本。

2 高性能混凝土在公路工程中的應(yīng)用

2.1 高性能混凝土拌和技術(shù)

準(zhǔn)備好原料后就可以進(jìn)行高性能混凝土的拌和。在拌和過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)公路工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求進(jìn)行,對其強(qiáng)度和性能耐性做出明確要求,根據(jù)工程要求進(jìn)行合理搭配,要對砂、石中的含水量進(jìn)行測定,把按照比例配備的原料進(jìn)行拌和,在這個(gè)過程中盡量降低水和水泥用量,同時(shí)可以使用高效減水劑和粉煤灰摻和料。基本要求是每一方高性能混凝土中水泥含量最高為500KG,粉煤灰占比最高為30%,減水劑需要進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)確定,有助于增強(qiáng)混凝土的抗凍性和抗?jié)B透性[3]。在拌和過程中,采用稱量控制系統(tǒng)控制原材料用量,拌和之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行耐久性實(shí)驗(yàn)和坍落度、泌水性測試。同時(shí)要嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間,如果使用粉劑,攪拌時(shí)間可以適當(dāng)延長,不能低于35s,確保攪拌后產(chǎn)出的混凝土質(zhì)地均勻,有較好的黏聚性。

(1)高效減水劑。高效減水劑能提高高性能混凝土的黏聚性,減水劑的用量要根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定,一般不超過凝膠總量的2%,如果混凝土中用到了硅灰,可以適當(dāng)提高高效減水劑的用量。高效減水劑的使用應(yīng)當(dāng)在專業(yè)人士的指導(dǎo)下進(jìn)行。

(2)摻和料。摻有硅灰的話,用量一般不超過15%,粉煤灰的使用要符合標(biāo)準(zhǔn),要有嚴(yán)格、統(tǒng)一的來源廠商,使用量維持在15%左右,最高不超過30%,摻和料的使用一般根據(jù)混凝土的性能進(jìn)行調(diào)整,如果混凝土的強(qiáng)度要求不高,可以適當(dāng)增加粉煤灰和礦渣的使用量。

(3)水膠比。在實(shí)際的公路工程中,水膠比對高性能混凝土的強(qiáng)度至關(guān)重要,一般水膠比控制在0.01～0.02之間,具體施工設(shè)計(jì)中要根據(jù)工程的施工要求進(jìn)行確定。

2.2 澆筑和振搗

(1)澆筑工藝。拌和結(jié)束后高性能混凝土要經(jīng)過檢測,檢測合格的混凝土要及時(shí)運(yùn)往施工現(xiàn)場進(jìn)行澆筑,在澆筑之前應(yīng)當(dāng)考慮的是高性能混凝土的運(yùn)輸,一般最合適的的工具是攪拌車,如果用其他運(yùn)輸方式,那么要充分考慮坍落度損失。如果利用泵進(jìn)行輸送和施工,原料中要添加粉煤灰,對砂率進(jìn)行調(diào)整,增加泵的輸送性。高性能混凝土的運(yùn)輸時(shí)間控制在五小時(shí)內(nèi)。如果混凝土的傾落度≥2m,那么為滿足澆筑質(zhì)量,可以通過滑槽漏斗等進(jìn)行輔助,可以預(yù)防混凝土離析和分層,確保其均勻。也可以采用分層推移的方式進(jìn)行澆筑,分層厚度不超過600mm,確保澆筑的連續(xù)性。澆筑時(shí)間也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行控制,一般在上層混凝土澆筑前,要確保下層混凝土為初凝狀態(tài),否則會影響澆筑質(zhì)量,澆筑時(shí)間應(yīng)當(dāng)是連續(xù)性的,如果不得不中斷,那么中斷時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在一個(gè)半小時(shí)內(nèi)。

(2)振搗。高性能混凝土在流動(dòng)性上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通混凝土,因此澆筑時(shí)要同時(shí)進(jìn)行振搗,選用專業(yè)的強(qiáng)力振搗設(shè)備,如插入式高頻振搗棒、附著式平板振搗器等[4]。振搗時(shí)要注意振搗器插入不能高于50mm,保持均勻振搗,避免和鋼筋、模板發(fā)生碰撞,振搗時(shí)間不是固定的,要根據(jù)現(xiàn)場施工的實(shí)際情況來確定,一般當(dāng)混凝土的表面均勻,不再出現(xiàn)氣泡或者浮漿時(shí),可以停止振搗。

2.3 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)對高性能混凝土的強(qiáng)度提升非常重要,尤其是摻料里有粉煤灰和硅灰的混凝土更需要養(yǎng)護(hù),能有效減少表面塑性裂紋。一般在澆筑結(jié)束后就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),如,在表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑,或者用遮擋物覆蓋,讓混凝土表面保持濕潤狀態(tài),保持混凝土的強(qiáng)度,盡可能減少混凝土的開裂現(xiàn)象他,同時(shí)控制溫度,防止內(nèi)部溫差過大。

3 高性能混凝土在公路工程施工中的質(zhì)量控制

3.1 施工前的質(zhì)量控制

施工前控制主要圍繞原材料,如,水泥、水、集料和粉煤灰等進(jìn)行質(zhì)量檢測,保證原材料來源固定以及配合比。

3.2 施工后質(zhì)量控制

施工后的質(zhì)量控制主要是對高性能混凝土進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收工作,檢驗(yàn)其質(zhì)量是否符合要求,重點(diǎn)對高性能混凝土的耐久性和強(qiáng)度進(jìn)行檢測。耐久性受到原料配合比等多種因素的影響,要從原料選擇和配合比方面進(jìn)行控制。同時(shí)要合理使用摻和料和減水劑增加穩(wěn)定性和耐久性。

高性能混凝土的強(qiáng)度也要從原材料上進(jìn)行質(zhì)量控制,一般選擇質(zhì)量穩(wěn)定的水泥、粗骨料和細(xì)骨料,搭配高活性摻和料,提高混凝土強(qiáng)度。必要情況下也可以對高性能混凝土進(jìn)行抗凍性和抗?jié)B透性實(shí)驗(yàn)。

總之,在公路工程中使用高性能混凝土能提高施工質(zhì)量,延長公路的使用壽命,同時(shí)不斷提高高性能混凝土的施工工藝、配置方法和質(zhì)量控制手段,能提高高性能混凝土的穩(wěn)定性和耐久性,增強(qiáng)其強(qiáng)度,推動(dòng)高性能混凝土在多個(gè)施工領(lǐng)域內(nèi)的推廣和完善。