谈高性能混凝土在公路桥梁工程中的应用

摘要:高性能混凝土是一种是以耐久性为主要指标,同时具备高强、高早强、高施工性等优异性能的新型混凝土。应该通过制备的科学性以及提高浇筑、捣实等施工方法和工艺来提高混凝土的高施工性、高强度和体积稳定性,从而提高道路桥梁的使用寿命和整体经济效益。本文对高性能混凝土在公路桥梁工程的施工应用方面进行了论述，并对其在工程中的施工工艺要点进行分析。

关键词:高性能混凝土；高强度；道路桥梁；施工应用

中图分类号：TU528.31 文献标识码：A文章编号：

引言：

高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的。除采用优质水泥、集料和水外，配制高性能混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂。特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。十多年来,世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项研究与开发应用,使高性能混凝土技术取得了很大的进展,在原料的选择、配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来,其实高性能混凝土不仅仅是高强度,而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性,普遍混凝土不能长久作用,如许多混凝土道路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化丽剥落;许多桥面遭受严重破坏;许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此,只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。

1.高性能混凝土的特性

1.1具有一定的强度和高抗渗能力

混凝土强度对结构来说是最基本的性能要求。不同的结构，对混凝土强度要求也不一样。高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。至于高性能混凝土应达到多高强度,世界各国暂无统一的明确规定。

1.2具有良好的工作性

高性能混凝土具有良好的工作性,在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性,施工时能达到自流平,坍落度经时损失小,具有良好的可泵性。这种优良的工作性能可以保证施工时混凝土的质量均匀,提高施工效率。

1.3 使用寿命长

高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特护工程的特殊部位,控制结构设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。

1.4 具有较高的体积稳定性

混凝土的体积稳定性直接影响结构的受力性能，严重者会影响结构的安全。高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化过程中不开裂,收缩徐变小。硬化后期具有较小的收缩变形,不易产生施工裂缝。

2.高性能混凝土在公路桥梁中的应用

2.1高性能混凝土在桥梁中的应用

高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。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：a.跨径更长；b.主梁间距更大；c.构件更薄；d.耐久性增强；e.力学性能加强。

2.2高性能混凝土在公路中的应用

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承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，尤其在公路应用中，其耐久性优点更为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决公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。公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点,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研发，进一步丰富公路高性能混凝土的内涵,带来更高的经济效益和社会效益。

3.高强混凝土应用的施工工艺要点

3.1在高性能混凝土按配合比拌制之前,必须对原材料进行检验,尤其要控制好集料,水泥和矿物掺合料的质量,主要的技术指标必须达到施工规范提出的要求。由于高性能混凝土用水量少,水胶比低,拌合时较稠,因此在具体的操作中,应需要采用拌合性能好的搅拌设备。配制的基本原则是:采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂如硅灰、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。粉煤灰能有效地提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,拌合用水采用无污染、无杂质的饮用纯净水。

3.2因高性能混凝上用水量少，拌合时较稠，水胶比低，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时问内将其搅拌均匀,采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。采用低水胶比，控制混凝土中的水泥用量。其目的是为了降低混凝土的温升，增强硬化混凝土的体积稳定性能，减少硬化混凝土的收缩裂缝。水胶比较大时，混凝土中会留下较多的毛细孔，增加硬化混凝土的收缩。

3.3制备高性能混凝土时,各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定,波动小,除对堆料和称量装置有较高要求外,一个重要的控制因素是砂石含水量,即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备,操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土,在其稠度发生波动时,及时加以调整。

3.4高性能混凝土的浇筑施工不仅操作困难,而且也无法进行外加剂的后添加，所以，浇筑混凝土时必须严格控制所浇混凝土的入模温度、坍落度和含气量等工作性能，均匀密实且强度符合施工的具体要求。在炎热、低温、风速较大的条件下浇筑时应采取相应的措施，保证混凝土的浇筑质量。

3.5在连续浇注的混凝土结构中，必须保证混凝土具有相同的塌落度。当混凝土的塌落度不同时，混凝土在硬化过程这产生的收缩也不同，两种不同塌落度的混凝土之间容易产生较大的收缩裂缝。

3.6由于高性能混凝土的水灰较小,通常泌水少或不泌水。因此,在浇筑后要立即进行湿养护,以保持混凝土硬化发育所需要温度和湿度，防止塑性收缩裂缝的产生。养护后在拆除模板的过程中。还须注意:应先拆不承重模板,后拆承重模板,拆除后应迅速采取措施对混凝土进行养护,如出现漏水渗水现象,还应及时采取衬砌内注浆，并对裂缝进行处理。

3.7使用矿物细掺料是配制高性能混凝土的一个重要手段。其目的是为了抑制混凝土中碱骨料反应的危害。吴中伟教授认为，矿物细掺料是高性能混凝土的主要组成材料之一，它起着根本改变常规混凝土性能的作用。在配制高性能混凝土时，掺入部分活性矿物细掺料可以促进水泥水化生成物的进一步转化。改善硬化混凝土的孔结构，提高混凝土的密实性能。应该注意，矿物细掺料的使用不是简单的对水泥的代替。应该根据具体情况确定矿物细掺料的品种与掺量。研究表明，将两种以上的矿物细掺料复合使用时，其综合效果优于其分别单独使用的总和，这就是所谓的超叠加效应。

4.结束语

公路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题,应引起有关部门的高度重视,从战略的高度来认识这个问题，开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。公路桥梁高性能混凝土的研究,应结合混凝土自身特点和要求进行，同时也应该考虑到,随着混凝土技术的高流态、免振自密实高科技方向的发展。

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