道路橋梁建設(shè)中高性能混凝土的作用

劉新利

摘 要：高性能混凝土具有更好的耐久性，因而被廣泛地應(yīng)用于公路和橋梁的建設(shè)之中。隨著我國經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，西部地區(qū)以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的公路橋梁建設(shè)必然會廣泛地開展，對于一些氣候環(huán)境惡劣的地區(qū)，高性能混凝土的耐久性，能夠有效地提高這些地區(qū)的公路使用壽命，同時還能夠有效地降低工程成本。因此，深入研究高性能混凝土的實際應(yīng)用，對于公路橋梁建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。在施工的過程中應(yīng)該根據(jù)工程的實際需求，以及混凝土自身的特點，不斷地改進(jìn)高性能混凝土的施工工藝?；炷猎谑┕さ倪^程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照施工要求，應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑，經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等，提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。

關(guān)鍵詞：高性能；混凝土；道路橋梁；應(yīng)用

1 前言

對于氣候地質(zhì)條件較為惡劣的地區(qū)，普通性能的混凝土無法滿足道路橋梁的建設(shè)與使用需求，因此加強(qiáng)高性能混凝土的研發(fā)與應(yīng)用對發(fā)展道路橋梁建設(shè)有著極為重要的作用，也是本文研究的意義所在。

2 高性能混凝土研究

1950年5月美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）以及美國混凝土協(xié)會（ACI）首先提出高混凝土概念，隨后在世界范圍內(nèi)對其展開了深入的研究工作。目前，對高性能混凝土的基本定義是：高性能混凝土是采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作而成的，比普通混凝土具有更高性能的高技術(shù)混凝土。高性能混凝土具有以下幾方面的特點。

2.1 體積穩(wěn)定性

高性能混凝土相比于一般的混凝土具有更高的強(qiáng)度，因此其具有較高的體積穩(wěn)定性，以及高彈性模量、低收縮與徐變等特點。高性能混凝土的彈性模量一般為40～45GPa，是普通混凝土彈性模量的2倍左右。同時，采用高強(qiáng)度粗集料能夠有效降低水泥漿體中水含量，有利于混凝土收干，不易發(fā)生變形，因此確保了高性能混凝土的體積穩(wěn)定性。

2.2 高強(qiáng)度性

高性能混凝土具有更高的強(qiáng)度，能夠適用于一些對強(qiáng)度要求高的建筑工程之中。普通混凝土的抗壓強(qiáng)度一般在120MPa，高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度則在200MPa。同時，其強(qiáng)度能夠在短期內(nèi)快速增長，對于施工周期較短的工程具有很高的實用價值，能夠有效縮短工程周期，降低工程成本。

2.3 低收縮徐變性

收縮性與徐變形是衡量混凝土性能的重要指標(biāo)，收縮性越低，徐變形越低，則表明混凝土性能越好?；炷恋氖湛s量是由其硬度所決定的，硬度越高，收縮量越低。因此，高性能混凝土的收縮性要明顯低于普通混凝土。當(dāng)然由于溫度和濕度的變化，也會導(dǎo)致高性能混凝土的收縮性發(fā)生一些變化，但是總體上而言，高性能混凝土的收縮性是十分低的。同時其徐變變形也明顯低于普通混凝土。

2.4 高耐火性

高性能混凝土是一種高密度混凝土，因此其內(nèi)部的自由水在遇到高溫時，不易從毛細(xì)孔中排除，從而導(dǎo)致內(nèi)部蒸汽壓力超過混凝土本身的抗壓能力，從而導(dǎo)致爆裂、發(fā)生剝落等情況。長期以來由于高性能混凝土的耐火性較差，其應(yīng)用的范圍受到很大的限制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一問題已經(jīng)得到了有效地解決，主要的方法是在混凝土中添加有機(jī)纖維材料，一旦遇到高溫，纖維溶解后便會形成空隙，有利于釋放混凝土內(nèi)部的蒸汽壓力，從而改善其耐高溫性。

3 高性能混凝土在橋梁施工中的應(yīng)用

高性能混凝土具有更高的穩(wěn)定性與耐久性，對于離岸橋梁建筑，以及跨度較長較大的橋梁建筑而言，其具有更好的適用性。高強(qiáng)度混凝土主要用于主梁、墩部和墩基，這些部位直接關(guān)系到橋梁的穩(wěn)定性，以及使用壽命。施工中所采用的高性能混凝土，一般由硅粉混合水泥構(gòu)成，其具有易于澆注、搗實而不離析等特點、力學(xué)性能較為穩(wěn)定，即便是在惡劣氣候環(huán)境下使用，也能夠在長期內(nèi)保持不變。因此在一些重要的橋梁工程中，其被廣泛應(yīng)用。例如上海東海大橋的建設(shè)中，所采用的高性能混凝土是由粉煤灰、礦粉等廢料構(gòu)成的，采用這種特殊的摻和材料，是這種混凝土具有更高的強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕性。不僅如此，節(jié)約建筑成本近2000萬元。因此，在橋梁工程中采用高強(qiáng)度混凝土，不僅能夠增強(qiáng)橋梁的安全性，同時綠色環(huán)保，且降低工程成本，可謂是一舉兩得。

4 高性能混凝土在公路中的應(yīng)用

高性能混凝土優(yōu)越的物理性能能夠承受長期的沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、能夠抵御各種惡劣的氣候環(huán)境對公路建筑的侵襲。在公路建設(shè)中使用高性能混凝土不僅能夠有效提高路基施工質(zhì)量，還能夠提高混凝土強(qiáng)度，減少水泥用量，降低施工成本，體現(xiàn)了高性能混凝土的耐久優(yōu)勢。高性能混凝土配制方法簡便，易于在各種條件下施工中使用，對于公路建設(shè)而言其具有十分重要的實用價值。在施工的過程中，應(yīng)該對原材料進(jìn)行優(yōu)化選擇，在配比的過程中加入高效減水劑，同時添加一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料，例如硅灰、粉煤灰、礦渣等，這些材料成本低廉，卻能夠有效地增加混凝土的高流態(tài)、低離析。其耐久性遠(yuǎn)高于普通混凝土。

5 高強(qiáng)混凝土應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題

（1）高性能混凝土是一種低水膠比的混凝土、其中添加了各種高礦物料、以及外加劑等，攪拌時，其比普通混凝土的粘稠度更高，因此應(yīng)該選擇適合的攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌。臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)是一種適用于高性能混凝土的攪拌設(shè)備，能夠在短時間內(nèi)完成攪拌任務(wù)，采用其他攪拌設(shè)備時，應(yīng)該先經(jīng)過測試，如果攪拌均勻性符合施工要求，方可使用。總而言之，高性能混凝土在施工技術(shù)上與普通混凝土存在著較大差異。選擇適宜的施工工藝，才能夠達(dá)到其質(zhì)量要求。

（2）高性能混凝土在制備的過程中，應(yīng)該注意原材料的劑量，確保出機(jī)口拌合物的穩(wěn)定。在制備的過程中，應(yīng)該注意砂石含水量，高性能混凝土的含水量較低，因此攪拌設(shè)備上必須具備能夠測定含水量的控制設(shè)備，在操作的過程中，工作人員應(yīng)該時刻關(guān)注正在攪拌的混凝土，如果其粘稠度在攪拌時，如發(fā)生波動，應(yīng)該及時調(diào)整。高性能混泥土的水膠比較低，因此粘度較大，在運輸?shù)倪^程中，澆注、以及振搗工藝等方面必須嚴(yán)格控制。從實際的施工情況來看，部分施工人員為了方便施工，在混凝土中摻水，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度，以及耐久性都明顯下降。

（3）高性能混凝土的水灰比小，一般不會發(fā)生泌水現(xiàn)象，容易發(fā)生因自身收縮而導(dǎo)致的開裂，在完成澆筑后，應(yīng)該采取濕養(yǎng)護(hù)措施，以防止塑性收縮導(dǎo)致開裂。由于其大量采用膠凝材料，因此容易發(fā)生因材料內(nèi)外溫差所導(dǎo)致的開裂，澆注完工后，應(yīng)該采取保溫措施。在施工過程中，應(yīng)該注重保持正常的水化反應(yīng)，水化反應(yīng)一般在施工后的12小時內(nèi)實施，保持一定的濕度能夠讓混凝土進(jìn)行良好的水化反應(yīng)，其確保其性能。由于添加的其他礦物料的活性比水泥要小，因此對于硅粉類混凝土，潮濕養(yǎng)護(hù)14d才能夠滿足養(yǎng)護(hù)要求。粉煤灰類混凝土潮濕養(yǎng)護(hù)2ld才能符合施工要求，否則會導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)開裂，脫落等情況、降低其耐磨性。因此，對于復(fù)摻外加劑的混凝土，其拌合時間要明顯多于普通混凝土的拌合時間。外加劑的用量不能過少，攪合時間不能過短，否則摻料不均，無法起到預(yù)期的作用，反而會導(dǎo)致混凝土質(zhì)量下降。

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