高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用

高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用

杨婉妮

杨婉妮

陕西省交通建设集团公司蓝商分公司陕西西安710500

摘要：混凝土是我国路桥工程中的主要结构材料。随着技术的进步，混凝土结构工程向更大跨度和更高承载力方向发展，同时，人们对结构的耐久性等要求也不断提高，这些都使得高性能混凝土的研制和应用成为必然。本文对高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用进行探讨，以供同行交流。

关键词：高性能混凝土；道路桥梁；应用

一、高性能混凝土在道路工程中的应用

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,高性能混凝土在道路工程应用中,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(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。同时掺人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(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。

二、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。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土,设计寿命100年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇,成为特殊的掺和材料,使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性,又易于施工,直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定,还能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是:跨径更长;主梁间距更大;构件更薄;耐久性增强;力学性能加强。

三、高性能混凝土应用的施工工艺

1.原材料的选择

(1)水泥：除水泥的强度等级外，水泥矿物组成和细度都对高性能混凝土的性能有影响。在选择水泥时不仅要求满足国家标准的相关规定，还要求水泥细度不宜过细，早期强度不宜过高。

(2)掺和料：掺和料对混凝土工作性、力学性能及混凝土内部组成、结构的改善，大大提高了混凝土的耐久性，克服了硅酸盐水泥混凝土存在的许多潜在的及现实的问题，因而这类能显著改善混凝土耐久性和工作性的活性矿物掺和料是配制高性能混凝土必不可少的组分。

(3)外加剂的选用：配制高性能混凝土的关键之一是选择与水泥相容性好的外加剂。外加剂与水泥的适应性较好时表现为：新拌混凝土工作性能得到明显的改善；根据需要能有效控制混凝土凝结时间；坍落度损失小；混凝土密实性好；各龄期强度有较大的提高；混凝土各耐久性指标有较大提高。

(4)对集料的要求：与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少，集料的性能对混凝土的强度、工作性等起到极其重要的作用。

2.搅拌设备的选择

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间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。

3.高性能混凝土的配制

(1)水胶比：水胶比是决定混凝土强度的主要因素，配合比设计时通常根据设计强度等级、原材料和经验选定水胶比。

(2)用水量和水泥用量：普通水泥中用水量根据坍落度要求、骨料品种、粒径选择。高强度高性能混凝土可参考执行，当由此确定的用水量导致水泥或胶凝材料总用量过大时，可通过调整减水剂品种或掺量来降低用水量或胶凝材料用量。

(3)砂率：对泵送高性能混凝土，砂率选用要求，一般为34％～44％，在满足施工工艺和施工和易性要求时，砂率宜尽量选小些，以降低水泥用量。

(4)高效减水剂：高效减水剂的品种选择原则，除了考虑减水率大小外，尚要考虑对混凝土坍落度损失、保水性和粘聚性的影响，更要考虑对强度、耐久性和收缩的影响。

(5)掺合料：通常根据混凝土性能要求和掺合料品种性能，结合原有试验资料和经验选择并通过试验确定。

4.高性能混凝土的输送

减少混凝土的转载次数和运输时间，保证从搅拌机卸出混凝土到混凝土浇筑完毕的延续时间不影响混凝土的各项性能。采用混凝土泵输送混凝土时，应在混凝土搅拌后60min内泵送完毕，且在1／2初凝时间前入泵，在初凝前浇筑完毕；因各种原因导致停泵时间超过15min，每隔4-5min开泵一次，使泵机进行正反转方向的运动，，同时开动料斗搅拌器，防止斗中混凝土离析。

5.高性能混凝土的浇筑

浇筑一般包括布料、摊平、捣实、抹面和修整等诸多工序，混凝土的浇筑质量直接关系到结构的承载能力和耐久性，所浇混凝土必须均匀密实且强度符合施工的具体要求。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。浇筑采用分层连续推移的方式进行，泵送混凝土的一次摊铺厚度不易大于600mm，间隙时间不得超过90min随意留置施工缝。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。采用插入式高频振捣棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时避免碰撞模板、钢筋和预埋铁件，不得加密振捣或漏振，且不宜超过30s，避免过加强检查支撑系统的稳定性，浇筑后按照工艺仔细抹面压平，严禁洒水。

6.高性能混凝土的养护

在浇筑后立即进行湿养护，以保持混凝土硬化发育所需要温度和湿度。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。

结语

高性能混凝土以其优异的性能使得普通混凝土向高性能混凝土发展成为必然趋势。高性能混凝土是混凝土技术进步的标志。我国在发展高性能混凝土方面才刚刚起步，需要科研、教学、设计、施工部门携手协作，共同促进高性能混凝土的发展。

参考文献

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[2]罗川，路桥建设工程中高性能混凝土的耐久性分析，科技信息，2010(35)

[3]李宝建，高性能混凝土在路面工程中的应用，黑龙江交通科技，2008(11)