公路桥梁施工中高性能混凝土的应用

摘要：随着我国在公路桥梁建设的快速发展，高性能混凝土得到了广泛应用。本文主要阐述高性能混凝土的优缺点，在公路和桥梁施工中的应用情况，以及高性能混凝土的施工工艺。

关键词：高性能；混凝土；应用；工艺

高性能混凝土（HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，具有耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等优点。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，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。

1 高性能混凝土的优缺点

1.1优点

1.1.1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。

1.1.2高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土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、自密实性能。

1.1.3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50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

1.1.4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，硬化后期具有较小的收缩变形。

概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

1.2缺点

1.2.1脆性：HPC受到压力时呈高度脆性，塑性变形小，延性很差，破坏突然，并且强度越高，这种性质愈加明显。

1.2.2HPC的抗拉强度、抗剪强度、粘接强度虽然均随抗压强度增加而增加，但由于延性差，它们与抗压强度的比值却随强度提高而降低，因此，在处理HPC构件的抗拉、抗剪、冲切、扭转等问题时就比一般的混凝土构件复杂。

1.2.3自干燥引起的自收缩比较严重，由于自收缩，将会使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝，这将对HPC构件的使用、养护等产生较大的危害。

1.2.4HPC的耐高温性能不如普通混凝土。当温度超过300℃时，HPC比其它混凝土更容易发生爆炸性剥落和抗压强度的损失。

2高性能混凝土在桥梁中的应用

随着科学技术的发展，桥梁逐步向大跨度发展，这也使混凝土自重大的缺点更加突出，限制了桥梁跨度的进一步提高。HPC以其高强、高工作性的特点，显然能够克服普通混凝土无法克服的自重过大的缺陷，实现桥梁跨度的进一步提高。因此，在桥梁结构向大跨、重载、径质、耐久方向发展的今天，HPC当是今后桥梁建设上主要使用的材料之一。HPC在桥梁工程中的优势主要体现在以下几个方面：

2.1减轻梁体自重，增大主梁间距和桥梁的跨度

目前在大跨度公路桥梁中，梁体自重占全部设计荷载的比例很大，并且跨度越大其比例越高。如果使用HPC建造桥梁，则HPC的高强度和刚度可使桥梁设计成具有更小和更少的结构部件或更大的跨度。

2.2增强桥梁的耐久性，延长桥梁的使用寿命

HPC优越的耐久性可使建造的桥梁很少需要养护和维修，而且使用寿命比普通混凝土桥梁长，这一点已为欧美国家大量的工程实践所证实。

2.3降低梁高

这对于平原地区的桥梁可降低线路标高，减少路基土石方数量及台后填土的数量；对于跨线桥或城市立交桥可减少引桥的长度，减小线路纵坡；对于有通航要求的桥梁既可以保证桥下净空，又不至于抬高线路标高，从而减少占地拆迁面积，并可获得良好的景观效果。

2.4降低工程造价

使用HPC因减小了桥梁自重，提高了桥梁的跨越能力，从而减少了下部结构的工程量，相应减少材料用量和运输量，可有效节省建筑资金。

3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,高性能混凝土在公路应用中,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。

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(高流动、高粘聚性、高可浇注性)等优异性能。其配制的基本思想是: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。

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开发研究。但如果能从改变公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(接近自流平),坍落度达240~270mm的混凝土来施工,则该方法进一步丰富了公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高性能混凝土的施工工艺

4.1.1拌制与运输

通常应选用强制式搅拌机拌制HPC，尤其当设计的流动度较小时。采用搅拌车运输是适宜的方式，当采用其它运输方式时，必须考虑坍落度损失是否满足要求。采用泵送施工时，掺用适量的粉煤灰与调整砂率是改善泵送性能的有效途径。免振自流、自密实混凝土在施工过程中应注意观测其是否存在泌水与离析现象。

4.1.2浇筑振捣

现场混凝土的自由倾落最大高度不宜超过3m，混凝土应分层浇筑振捣，分层厚度不大于800mm。振捣时采用插入式高频振捣器，局部采用插入式和附壁式振捣器共同振捣。振捣时应快插慢拔，每点拆捣时间以混凝土表面呈现浮浆和不再沉落、不再冒气泡为止。

4.1.3养护

HPC由于水灰比小，基本不泌水，因此养护比普通混凝土更为重要。不予养护的混凝土7d后的强度发展非常有限，掺粉煤灰混凝土对养护条件的敏感尤为显著。对掺有硅灰的混凝土进行及时的早期养护非常重要，是避免其表面产生塑性裂纹的不可缺少的措施。

5结束语

我国正进行着规模宏大的交通基础设施建设，众多的高速公路和桥梁正在兴建，城市化规模不断扩大，高层及超高层建筑不断涌现，高性能混凝土的应用非常广泛，开展公路桥梁高性能混凝土的研究具有重要的意义。