高性能混凝土在公路工程施工中的應用

馬小波

摘要：我國交通運輸行業(yè)不斷發(fā)展，給公路建設帶來一定的壓力，為保證公路橋梁工程施工質(zhì)量，高性能混凝土受到了廣泛的應用，不僅具有高強的防震性能，同時還有抗?jié)B透性、穩(wěn)定性和耐久性的特點，符合我國公路的整體發(fā)展環(huán)境特點。

關鍵詞：高性能混凝土；公路橋梁工程施工；應用

一、依據(jù)標準

（1）《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2011）

（2）《公路橋涵技術施工技術規(guī)范》（JTG/T F50-2011）

二、技術要求

（1）設計標號：C50

（2）使用部位：T梁預制

（3）設計坍落度：160-200mm

三、原材料信息

（1）低堿水泥：寧夏青銅峽水泥股份有限公司“青銅峽牌P.042.5”

（2）粉煤灰：寧夏京能電廠F類I級灰

（3）粗集料：太陽山石料廠5-20mm碎石

（4）細集料：馬兒莊雨強砂廠Ⅱ區(qū)中砂

（5）減水劑：寧夏躍尚元工程應用有限公司聚羧酸高性能減水劑

（6）水：飲用水四、混凝土配合比設計步驟

（一）計算初步配合比

（1）確定試配強度：F≥f+1.645σ=59.9Mpa

（2）確定水膠比：W/B=af/（f+aaf）=0.34

W/B計算值為0.34，為了保證后期強度及耐久性，根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTG/T F50-2011的要求，W/B取值0.28。

（3）確定用水量：已知砼拌和物塌落度為160-200mm，碎石最大粒徑為26.5mm，確定用水量為：185Kg/m；因摻加減水劑，占膠凝材料用量為3.0%，減水率取值26%，所以用水量m=m'（1-β）=205×（1-26%）=137kg/m

（4）膠凝材料用量：已知用水量137Kg/m，水膠比為0.28，則膠凝材料總量：m=m/（W/B）=490Kg/m，膠凝材料用量滿足《普通混凝土配合比設計規(guī)范》JGJ55-2011的要求；根據(jù)已知外摻料摻量為14.3%，則m=420Kg/mm=70Kg/m

（5）減水劑用量：m=m×β=490x3.0%=14.7Kg，m

（6）砂率：根據(jù)砼運輸方式、集料品種、粒徑及水膠比，選用砂率βs=37%

（7）計算砂石用量：根據(jù)條件，采用水泥用量m=420Kg/m，粉煤灰用量m=70Kg/m，用水量m=137Kg/m，減水劑用量14.7Kg/m，混凝土假定容重為m=2450Kg/m，砂率S=37%，計算砂石用量如下：

①根據(jù)公式計算砂用量：

β=m/（m+m）×100%=669Kg/m

②根據(jù)體積法計算混凝土粗集料用量：ms/p+m/p+m/p+m+m/p+0.01α=1；因此m=1139Kg/m

（8）體積法配合比c：FA：s：G：w：外加劑=420：70：669：1139：137：14.7

（二）調(diào)整工作性，提出基準配合比

（1）按計算初步配合比試拌25L水泥混凝土，各種材料用量如下：

水泥：10.5Kg、粉煤灰：1.75Kg、砂：16.75Kg、碎石：28.5Kg、水：3.425Kg、減水劑：0.368Kg，碎石摻配比例為：10-20mm：5-10mm=75%：25%

（2）調(diào)整工作性：經(jīng)試拌，實測坍落度200mm，粘聚性、保水性良好，能滿足施工要求。

（3）提出基準配合比：C：FA：s：G：w：外加劑420：70：669：1139：137：14.7

（三）檢驗強度及其工作性并確定試驗室配合比

（1）以基準水膠比加減0.02，用水量不變，計算兩個配合比如下：

①W/B=0.26砂率=37%C：FA：S：G：w：外452：75：655：1115：137：15.8

②W/B=0.30砂率=37%C：F：S：G：W：外=392：65：682：1160：137：13.7

分別測定其拌和坍落度為190mm與160mm，粘聚性、保水性良好。分別制砼抗壓試件，其強度如下表：

（2）確定試驗室配合比：c：FA：s：G：w：外加劑420：70：669：1139：137：14.7

計算表觀密度：2450Kg/m，實測表觀密度為：2430Kg/m，經(jīng)計算，水泥混凝土拌合物表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%，因此不需進行校正。

最終確定該水泥混凝土試驗室配合比為：C：F：S：G：W：外加劑=420：70：669：1139：137：14.7，減水劑占膠凝材料用量：3.0%。

五、現(xiàn)場施工

在施工前，要嚴格測試控制集料含水率，將試驗室配合比轉化成現(xiàn)場施工配合比。在攪拌中，攪拌工藝會影響到高性能混凝土的性能，通過120型強制式攪拌機用時120s拌制高性能混凝土，選用高性能減水劑，將混凝土塑化、強化的功效發(fā)揮出來，滿足現(xiàn)場施工要求。

六、混凝土強度檢測

以標準方法制作邊長為150mm立方體試件，在標準條件20℃±2℃、相對濕度≥95%養(yǎng)護至齡期28d，測得其抗壓強度為55.6Mpa，經(jīng)現(xiàn)場回彈測得推定強度為53.4Mpa；與普通硅酸鹽R042.5水泥拌制混凝土立方體抗壓強度及現(xiàn)場回彈測得推定強度相比較，無明顯強度差異，均滿足設計要求。

七、外觀檢測

采用普通硅酸鹽R042.5水泥與R042.5低堿水泥分別澆筑T梁，通過觀察發(fā)現(xiàn)，外觀顏色、色澤、蜂窩麻面無明顯改變，依然存在較多蜂窩現(xiàn)象，但采用R042.5低堿水泥澆筑T梁，頂面裂縫及梁體豎向裂縫明顯減少，基本看不到裂縫。

八、高性能混凝土在橋梁施工中的應用

高性能混凝土憑借著優(yōu)良性能和獨特的優(yōu)勢，應用廣泛，在施工過程中，高性能混凝土便于澆筑和搗實，不容易發(fā)生離析，在很大程度上提高了澆筑的效率和振搗的效果，且在外部環(huán)境惡劣的情況下，高性能混凝土能夠保持體積的穩(wěn)定性和良好的耐久性及其延長橋梁的使用年限；其次，在橋梁工程施工中應用高性能混凝土，不僅可以節(jié)省材料成本，而且還使后期強度得到有效提升；另外，在橋梁施工中，使用高性能混凝土，不但促使橋梁的剛性等力學性能得到了增強，還促使橋梁的自重得到了減輕，這也是普通混凝土不能與之相比較的地方。

九、橋梁工程施工中應用高性能混凝土的益處

由于高性能新型混凝土在耐久性方面具有良好的性能，可以更好的適應環(huán)境和氣候變化，抵御各種污染物的破壞和侵蝕，使橋梁工程的使用壽命能夠得到有效的延長，并為道路交通的安全運行提供更加可靠的保障，而且后期養(yǎng)護工作的難度、成本有所降低，有力的促進了現(xiàn)代化公路橋梁施工質(zhì)量的全面提高。

十、結論

在實際實施過程中，要充分結合當?shù)氐乩憝h(huán)境特征，相關工作人員要做到因地制宜，選取適合于建設的施工工藝，從而確保施工順利進行。