路桥建设中高强混凝土的应用问题探究

摘要： 本文首先分析了高强混凝土的本质特点,然后从原材料选用、配制、施工、养护等工艺论述了高强混凝土的应用过程。

关键词：高强； 混凝土； 桥梁；

中图分类号：U445 文献标识码：A

前言 高强混凝土在公路桥梁施工中应用越来越广泛，施工中只有严把材料关，严格遵守拌合、浇筑、振捣、养护等施工工艺才能施工出高质量高强混凝土，确保公路桥梁的外观质量、使用安全。

一、高强混凝土概述

高强混凝土同普通混凝土相比没有本质区别，只是其强度及一些施工特性有所区别，高强混凝土在配合比方面同普通混凝土相比水泥用量大和和易性低的特点，其水灰比的确定不符合鲍罗米公式，高强混凝土强度高主要决定于水泥石、骨料及水泥石与集料的粘接强度等方面。由于高强混凝土内硅酸钙具有强大的化学结合力，其内部结构上的缺陷能产生表面能等原因导致水泥石的比表面积比普通混凝土内水泥胶体比表面积大500-1000倍，内部颗粒间巨大的作用力导致水泥石强度大大增强。水泥石内部毛细孔所占的空间数量及其固体部分所占的数量决定了水泥石的抗压强度；高强混凝土内集料的体积占总体积的70%，集料粒径越大，混凝土的抗压强度越大，但抗折强度越小，集料粒径越小则抗折强度增强抗压能力降低。粗集料数量增多，集料与水泥石界面的薄弱环节增多，强度则减小；由于水泥浆与集料的结合表面积越大则两者间的粘接力越大，随着高强混凝土内集料表面粗糙程度增大，其摩擦力也增大大，与水泥浆的粘接强度越高。混凝土内部微观裂纹扩大或水泥浆与骨料的强硬度差别是高强混凝土破坏的主要因素。

高强混凝土的配制分析

1、原料。水泥。高强混凝土所用水泥安定性应较好，并且水泥质量稳定。一般选用525#或更高标号普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，同时应保证水泥的初终凝时间能保证符合混凝土早强要求，活性、标准稠度需水量应保证在标准值以上。粗骨料。粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、含水率等都要符合要求。只有高强度的集料才能配制出高强度的混凝土，粗骨料宜选用密实坚硬的石灰岩碎石，由于其中的矿物成分能与水泥浆形成良好的界面结合，并且碎石表面能与水泥水化物发生有益的化学作用，而卵石做骨料虽然拌合物的和易性提高，能相对减少用水量，但由于卵石外型较规则相对减少骨料的集中应力，因此卵石的压碎指标高于碎石，但卵石本身强度及水泥浆体界面结合劣于碎石。在选用碎石做骨料时要保证其抗压强度高于混凝土强度要求的50%；集料的级配在很大程度上影响着混凝土的和易性及强度，同时由于高强混凝土使用地点钢筋比较密集，所以集料粒径不宜过大，集料级配要符合要求并保证集料空隙小，一般碎石最大粒径控制在20-25mm内，卵石最大粒径控制在20-30mm内；粗骨料的颗粒形状、表面特征对高强混凝土的粘接性能有较大影响，施工中应尽量选用近似立方体的碎石，表面粗糙多棱角，针片状总含量不超过15%；集料中的含土量、石粉含量都要严格控制，保证其符合要求。细骨料。细骨料质量优劣在一定程度上决定着高强混凝土的强度。其颗粒级配、含泥量、云母含量等指标均应符合要求。由于江砂或河砂含泥量小、石英含量小等特点，所以在施工中应尽量选用；砂的颗粒过小则拌制的混凝土太粘稠，施工中难以振捣，要满足混凝土的和易性则必须增大水泥用量，导致成本增加，同时影响了混凝土后期的耐久性、收缩裂缝等技术性能。砂粒太粗则易引起混凝土拌合物在运输浇筑过程中离析及保水性能差，影响混凝土内在、外观质量，其细度模数应控制在2.6-3.5范围内，含泥量应不超过2%，云母含量不大于1.5%，有机物和轻物质含量不超过1%，硫化物折算为SO2时，以质量计不超过1％.外加剂。高效减水剂是保证混凝土在低水灰比、高流态特性下获得高强度的关键材料，加入其可以缓解延长凝结时间和提高早强的毛盾，同时外加剂的添加可以在很大程度上减少水泥用量，能明显改善混凝土的和易性和流动性，常用的外加剂有以萘磺酸盐、一萘磺酸盐、芳香族树脂，磺化玛隆、三聚氰胺甲醛缩合物等为主要成分。

2、高强混凝土施工。一是混凝土的配制。水灰比。高强混凝土水泥用量一般不超过500kg/m3，施工用水一般为水质较好的饮用水，砂率一般采用0.25-0.32，减水剂投加量一般为水泥用量的0.5-1%。水灰比的确定一般有计算法和查表法两种方法。计算法是根据设计强度根据公式计算水灰比，公式如下：碎石高强混凝土：fc=0.304fk(C／W+O.62)卵石高强混凝土： fc =0.296fk （C／W+O.71)以上式中，fc为设计强度；fk为水泥标号；C/W为水灰比的倒数灰水比。查表法是根据强度等级与水灰比的关系，直接差水灰比的值。用水量。高强混凝土用水量一般控制在130kg-140kg/m3范围内，水泥用量根据公式C0= W0•(W/C)-1确定，砂率一般控制在24%-28%范围内。硅灰。硅灰是工业废灰在电炉中英国高温处理，并在集灰器内受极冷而成，其边缘处硅氧四体产生局部断键，其具有化学不稳定性，在灰泥混凝土环境中，水泥水化析出Ca（OH）2，致使硅灰中的活性5102能够迅速与Ca（OH）2相结合生成C-S-H凝胶，使得其成为高强混凝土的有益混合料。二是混凝土试配。在进行试配之前应用与混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免以后水泥砂浆粘附筒壁，试配量应不小于搅拌机额定量的1/4；若试配出的混凝土不能满足要求应在保证水灰比比便的条件下，相应的调整水泥用量积极外加剂的添加量或砂率；试配过程中要定时检测坍落度等参数。三是拌合。混凝土拌合一般采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌与投料顺序为：碎石——水泥——砂——水，搅拌2min后加入减水剂搅拌1.5-2min——出料。其中减水剂应随搅拌用水一起加如，以保证其连续性和溶解的充分性。在搅拌过程中要严格按照配合比控制混凝土坍落度，并定期测定砂石含水率，便于及时调整配合比，使混凝土能够达到最佳工作性能。四是浇筑。拌合好的混凝土送至浇筑点后应及时进行浇筑，在浇筑过程中应采用分层浇筑方法，并控制每层厚度≤500 mm，浇筑过程中要采用高、中、低3种频率的振捣器组合振捣，并应控制振捣时间及强度以混凝土表面不再泛气泡为准，以确保达到减少混凝土收缩，提高其密实度、强度的目的。五是养护。由于高强混凝土水泥用量较大，其早期强度发展较快所以早期养护尤为重要，一般采用洒水与覆盖相结合的方法进行养护，养护时间一般不能低于14d。

三、结语

混凝土是公路桥梁建设中广泛使用的材料，其采用不同配比的砂、石、水泥和水等材料经过拌和浇筑成各种桥梁构件。随着国内经济的发展，交通流量及荷载与日俱增，人们对公路桥梁工程结构、质量、外观等要求不断提高，普通的混凝土已不能满足需要，因此发明了高强度混凝土，国内一般将标号大于50#的混凝土称为高强混凝土，其具有在相同荷载下，结构界面减小，在一定程度上能够达到节约材料、减轻自重、增加使用面积的效果，因此，高强混凝土越来越被广泛利用。

参考文献：

[1]吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中国铁路出版社，2005．

[2]张誉．混凝土结构耐久性概论[M]．上海：上海科学技术出版社。2003．