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.運城職業(yè)技術(shù)大學，山西 運城 044000；2.山西運城建工集團有限公司，山西 運城 044000）

當前，施工技術(shù)處于快速發(fā)展的時期，各類標準和規(guī)范對建筑施工材料的要求越來越嚴格，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，同時能在很長時間內(nèi)依然具有一定的力學特性，尤其在早期具有較高的強度，對早期收縮變形性能有極大的影響。

1.1 密實性能優(yōu)越

高性能混凝土具有優(yōu)良的密實性能，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，因此使得混凝土實現(xiàn)了較好的密實性能。

1.2 抗壓強度好

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

1.3 徐變與收縮較小

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

1.4 耐久性強

高性能混凝土不但在抗?jié)B性等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時具備的有效滲透率遠低于普通混凝土。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。

1.5 耐火性較強

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度，此種條件下自由水利用毛細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。當混凝土溫度達到300℃時，具備的蒸汽壓力為8 MPa，假如溫度不斷提升達到350℃時，蒸汽壓力會達到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，避免采用早強水泥；表觀密度控制在350 kg/m3之內(nèi)，同時對水泥比表面積進行控制，應(yīng)控制在0.6%之內(nèi)；對游離氧化鈣的含量進行控制，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)當在鋼筋保護層厚度的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)當科學合理地選取外加劑，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。對高性能混凝土進行攪拌時，除應(yīng)當攪拌均勻外，攪拌后應(yīng)使混凝土達到良好的塑性效果。在攪拌過程中，通常選用強制式攪拌機進行攪拌。在攪拌環(huán)節(jié)應(yīng)控制用水量，需專業(yè)的技術(shù)人員計算水灰比，選取合適的高性能減水劑，且應(yīng)當對攪拌時間進行科學的控制。如山西省某公路工程，攪拌混凝土時使用了錐形反轉(zhuǎn)混凝土攪拌機，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 運輸及澆筑振搗

攪拌完混凝土后，應(yīng)當?shù)谝粫r間將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在運輸環(huán)節(jié)，運輸車應(yīng)以合理的攪拌速度進行攪拌。整個流程中，應(yīng)當分層次完成澆筑及振搗。振搗施工時采用插入式高頻振搗器，局部振搗時使用平板振搗器和插入式振搗器共同施工，使混凝土拌合物達到共振，實現(xiàn)較好的振搗效果。在整個振搗環(huán)節(jié)，當振搗到混凝土的表面不冒泡及不存在漂浮的漿液時則停止振搗。在施工過程中，當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，為降低花費，可使用較小的自卸車進行運輸。整個澆筑振搗環(huán)節(jié)通常是利用振動棒進行小幅度的振搗，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)點充分發(fā)揮出來，混凝土后期養(yǎng)護應(yīng)當?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)護的作用就更加凸顯。在完成高性能混凝土澆筑之后，應(yīng)當立即噴灑養(yǎng)護劑，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)護過程中應(yīng)當對混凝土的內(nèi)部溫度進行控制，同時采取科學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)量進行控制。在施工準備環(huán)節(jié)，除了應(yīng)當選用質(zhì)量較高的減水劑外，還應(yīng)當根據(jù)實驗室的相關(guān)標準對原材料進行選取，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)的培訓教育。

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

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)當把控好原材料以及外加材料的投放順序，同時對原材料的攪拌時間進行嚴格控制，分配合適的原材料使用數(shù)量，并且應(yīng)當在混凝土運輸過程中設(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）在進行混凝土澆筑的過程中，應(yīng)當時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。在對混凝土進行養(yǎng)護時應(yīng)當按照之前規(guī)劃的方式采取相應(yīng)的防護措施。

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度進行檢測，檢測結(jié)果滿足要求后方可驗收。綜合分析混凝土的實際強度等級是否滿足設(shè)計要求和國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的要求，若條件具備，還應(yīng)對混凝土耐久性進行檢驗檢測，確認其滿足設(shè)計要求。

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。高性能混凝土應(yīng)用于公路工程時，受自身特點和工程實際情況的影響，在澆筑施工時需邊澆筑邊振搗，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)用的價值，應(yīng)用后可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。