高性能混凝土在道路桥梁中的应用探究

摘要:高性能混凝土具有高强度、刚度、弹性模量和耐久性因此在桥梁中应用的优点是:跨径长、主梁间距大、构件更薄、耐久性强等;在道路中应用耐久性的特点极为显著。

关键词:高性能混凝土;道路桥梁;应用

中图分类号： K928 文献标识码： A 文章编号：

1 高性能混凝土的应用效果

1.1 混凝土的强度

混凝土的强度是决定道路桥梁施工质量的关键所在，经研究发现使用高性能混凝土可以将强度等级从原来的 C30提高到 C60有些甚至可以达到 C80，使得建筑本身的承载力提高至原来的一倍，并且由于使用高性能混凝土可以减少截面的尺寸，降低混凝土机构的自重以及用料，能够表现出较高的使用性能。

1.2 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是评判其性能优劣的重要指标，混凝土耐久性可以分两种情况，一是人为劣化，另一种是在使用过程中的自然老化。其中人为劣化是指道路桥梁在投入使用时，由于受到撞击、酸、碱、油的腐蚀使混凝土结构出现裂缝、凹陷以及磨损等从而降低了混凝土的耐久性，而为了避免人为劣化则需要加强后期的管理和维护，最大限度的降低人为劣化的危害性; 自然老化是一种客观存在的自然现象，所以是无法避免的，但是可以通过使用性能优越的混凝土延缓老化的现象。通过研究发现高性能混凝土的结构紧强度不仅可以承受一定的外力冲击而且还有较高的耐腐蚀性。另外高性能混凝土降低了钢筋的使用量，有效地降低了钢筋受到碳化的腐蚀作用。

1.3 混凝土的坍落度

混凝土的坍落度也是决定其性能的一项重要指标，高性能混凝土的坍落度要优于普通混凝土。在进行振捣时由于高性能混凝土的水泥浆体和粗骨料相互之间的粘结性好，具有较高的结构强度，并且能够很好的延缓粗骨料的下沉速度，这样一来与普通混凝土相比在同样的振捣时间力，高性能混凝土的下沉距离短，能够表现出较高的稳定性以及均匀性，而且有效地避免了离析现象。

1.4 混凝土的应用性

在道路桥梁建设过程中使用高性能的混凝土势必会增加建筑成本，这就使得人们更加关注高性能混凝土的实际应用性能。的确在价格方面高性能混凝土要远高于普通混凝土，但是通过使用高性能混凝土建设的道路桥梁，其强度等级能够从原来的 C30提高到 C60，可以在保证质量的情况下减轻结构自重降低钢筋用量，而且还能节省受压构件的混凝土用量。由此可知，使用高性能混凝土不仅延长路道路桥梁的使用寿命，而且还能够降低钢筋的使用量，最大限度的节省了建筑用

料，从总体上分析还是具有较高的经济性以及应用性。

2 高性能混凝土在桥梁中的应用

高性能混凝土有广泛的应用性,具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能,早期强度高,韧性高和体积稳定性好,在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用,延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土,而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是:①跨径更长;②主梁间距更大;③构件更薄;④耐久性增强;⑤力学性能加强。

3 高性能混凝土在道路中的应用

高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度,为此它能相对长时间地承受冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境,高性能混凝土在道路应用中,其耐久性优点极为突出,一方面它可以提高路基施工质量、确保路基不下沉;另一方面需解决道路混凝土强度等级低,水泥用量少,从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。

高性能混凝土是以耐久性为主要指标,同时要具有高强、高早强、高施工性等优异性能。其配制的基本思路是:通过对原材料进行选择、优化混凝土配比,掺入复合高效外加剂,同时掺入一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等,并从混凝土拌和物的流动性。施工工艺方面考虑.以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。

道路高性能混凝土应根据道路混凝土的特点,结合高性能混凝土的优点,综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。但如果能从改变道路混凝土的施工工艺出发,不采用滑模摊铺施工,而采用高流态、坍落度达240～270mm的混凝土来施工,则该方法进一步丰富了道路高性能混凝土的内涵,其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。

4 提高高性能混凝土技术性能的主要措施

① 提高强度的主要措施

通常把不低于C60强度等级的混凝土称为高强混凝土。在我国目前的技术条件下,室内配制C60甚至C80的混凝土已不是难题,但在工程上大量应用C60及其以上的混凝土还不多,这主要是受施工控制技术的影响。高性能混凝土不仅要高强度,还必须以满足施工条件为前提。

② 严格控制原材料质量

高性能混凝土宜选用质量稳定的52.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩压强度不低于1.5倍混凝土强度等级的碎石,且洁净,针、片状含量低,粒型好,级配好;细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂,含泥量应控制在1%以内,且级配良好。

③ 掺加活性掺合料

高活性掺合料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。掺合料掺入混凝土中可使混凝土的强度提高,这是由于高活性掺合料具有“微集料效应”和“形态效应”,其颗粒尺寸均很小,而且具有球形微珠的形态,使之有利于填充在水泥颗粒的空隙中,减小了混凝土的孔隙率,增加了混凝土的密度,使混凝土的抗渗性能明显提高。另一方面,高活性掺合料具有“活性效应”,在一定条件下,活性掺合料中的氧化硅、氧化铝与水泥水化生成的氢氧化钙反应,生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙,可增加混凝土的强度。在混凝土中掺入活性掺合料,还能有效降低水化热,减少混凝土的收缩,改善混凝土的工作性,调整混凝土内部结构,阻碍侵蚀性介质浸入,提高混凝土的抗腐蚀能力,同时对碱)集料反应也起到了一定的抑制作用,因而可大大提高混凝土的耐久性。

④ 活性掺合料活性的改善

(1)复掺技术。配制高性能混凝土常采用“复掺”技术,即在较高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺入几种高活性掺合料,使不同的混合料发生优势互补作用,即超叠加效应,以充分利用各种高活性掺合料的不同形态、不同活性、不同溶出组成,进行科学合理的有效掺配,互相取长补短,获得最佳最经济的复合效果,以取得更高的活性。

(2)活性激发剂的利用技术。为使高性能混凝土掺合料活性进一步提高,还可采用“活性激发剂技术”,如活性Al2O3较高的烧黏土,粉煤灰和沸石等超细粉料中加入硫酸盐激发剂—石膏,使之与Al2O3反应形成钙矾石,且钙矾石形成时的体积微膨胀效应,可使水泥石的孔隙更小,结构更致密,不会产生体积安定性不良现象。对超细矿渣可掺入Na2SO4和三乙醇胺作为激发剂以提高其活性。由碱矿渣水泥的水化反应机理可知,Na2SO4不会造成碱含量增高而引起碱—骨料反应,而且有利于矿渣更好地发挥其强度。

4.2 保证流动性的主要措施

高性能混凝土的大流动性即高流态是说混凝土拌合物要具有良好的保塑性和施工性。混凝土的高流态要以优良的工作性为前提条件,也就是说在坍落度较大时,为保证混凝土不离析、不泌水,在出机后2～3h内有良好的工作性能。为此可采取以下措施:

① 掺入高效减水剂,降低混凝土的水灰比,改善和易性,提高混凝土的流动性,并达到高强的效果;

② 掺入特殊的保塑组分以保证混凝土在出机3h以内坍落度损失小于15%;

③ 粗骨料选用级配良好的5～20mm的碎卵石,细骨料选用中砂,并采用适宜的砂率以进一步改善混凝土的黏聚性和保水性。

5 结论

总之，高性能混凝土由于其性能上的特殊性，如果按照常规操作拌和、浇筑以及养护等方式，无法最大限度的发挥高性能混凝土的效用。因此需要通过提高混凝土的材料配比、浇筑以及捣实的方法来提升其综合性能延长道路桥梁的使用寿命。

参考文献:

［1］胡存国.浅谈高性能混凝土的特性及施工中应注意的问题[N］．伊犁日报(汉)，2009