公路工程混凝土高性能化的几个细节探析

何小刚

（平山县地方道路管理站，河北 石家庄 050400）

0 引言

高性能混凝土在20世纪90年代提出以来，因其良好的施工性能、优异的耐久性能得到了极大的推广，尤其随着其在高速铁路、客运专线铁路建设中的大面积推广，高性能混凝土的性能指标、原材料质量指标、配制技术、施工技术及质量控制手段均得到了全面的发展。国家与各行业均颁布了一系列有关高性能混凝土或混凝土耐久性方面的标准规范，高性能混凝土或混凝土耐久性设计、材料、施工、评价标准已基本完善。近年来在高速公路工程建设中，混凝土工程也明确提出采用高性能混凝土，这对我国公路工程混凝土使用寿命的延长和维护费用的降低是极为有利的。但工程建设的最终目的是要实现混凝土结构的高性能化而非仅仅实现混凝土的高性能化。廉慧珍在《对“高性能混凝土”的再反思》一文中指出：“高性能混凝土不是混凝土的一个品种，不是只要有配合比就能生产出来的，而是由包括原材料控制、拌和物生产制备和整个施工过程来实现的，是由整个工程全部环节协调、配合而共同得到的耐久的可持续发展的混凝土。”[1]可见高性能的混凝土结构的实现是一个系统的贯穿工程决策、设计、施工、养护等整个工程建设、使用全过程的工作，在整个过程中环节众多，如果细节处理不好，在任何细节上的疏忽极有可能降低高性能的实现程度，甚至导致失败。

针对目前在公路工程高性能混凝土的实施中容易忽略和混淆的细节性问题，分勘察设计阶段、试验室配制阶段、施工控制阶段三部分进行简要论述。

1 勘察设计阶段应注意的细节

1.1 标准体系的选择

以桥涵工程为例，现行的标准规范主要有《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）、《公路桥涵施工规范》（JTG/T F50—2011）、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07—01—2006）。 其中第一个为设计行标，第二个为推荐性施工行标，第三个为推荐性耐久性技术行标。在实际工作中常有人认为设计规范是强规，必须执行，推荐性标准在执行中有困难时可以突破，能执行到什么程度就执行到什么程度。当推荐性标准未列入招标文件、设计文件、合同文件中时，不失为一种办法，但一旦列入上述文件，推荐性标准也应该严格执行，突破推荐性标准的做法必须有专门的试验论证证明。

1.2 环境作用类别和作用等级的确定

著名英国混凝土专家A.M.Neville撰文指出：“不存在一般含义上的耐久性……。混凝土在一种条件下耐久了，在另一些条件组合下就可能不耐久。……说某一混凝土是‘耐久的’或‘不耐久的’是错误的[2]。可见环境作用类别和作用等级的确定是何等重要。

《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07—01—2006）将环境分为7个大类6个作用等级，任何一个构件均应从构件所处环境、温度、湿度、与水接触程度、冻融情况、受除冰盐作用情况、土与水的腐蚀情况、大气污染情况等来确定其环境类别和作用等级。对桩基、承台、墩柱等构件的确定一般较为明确，应对以下几种构件注意，一是梁体，由于防水层、伸缩缝、湿接缝的设计及施工质量问题，使得梁体有可能由一般环境（无冻融、盐、酸、碱等作用）接触到除冰盐环境和冻融环境，对于此问题不能单纯以提高环境等级来解决，而是应加强防排水的设计与施工质量的控制，如设计阶段增加防水设施、改善排水设施、增设滴水檐，施工阶段严控防水层和伸缩缝施工质量；二是隧道衬砌混凝土在隧道未贯通的施工阶段其受碳化、大气污染的作用比工程使用后所受大气污染环境影响更严重，在考虑作用等级时应予以加强。

1.3 保护层厚度的确定

混凝土保护层厚度的大小不仅关系着钢筋与混凝土的粘结力、构件的受力与抗裂，更直接关系着混凝土耐受碳化、大气侵蚀、氯盐侵蚀时间的长短。据统计，混凝土结构破坏中由于保护层厚度不足引起的约占20%。在一般的结构设计规范中[3]，钢筋保护层多指受力主筋的保护层，而在耐久性设计规范中[4]，钢筋保护层指的是最外层钢筋表面距混凝土表面的厚度，即常说的净保护层，并且其厚度根据环境类别和作用等级不同有不同的规定值，该值一般比结构设计规定的保护层厚度大。为提高混凝土结构的耐久性，设计时应在满足结构设计规范的基础上采用耐久性设计规范推荐的保护层厚度，但因为保护层厚度涉及到构件本身的结构尺寸、受力分析、抗裂验算，甚至影响整个工程的标高及与其他构筑物的衔接，确定保护层厚度时应在设计之初就加以考虑，一旦确定后再变动会影响较大。

2 试验室配制阶段应注意的细节

2.1 重视对粗细骨料粒型和级配的选择

粗细骨料粒型和颗粒级配是否合适，直接影响水泥混凝土的施工性能、力学性能、耐久性和经济效果，但因为砂石料场入行门槛低，市场需求大，有些地方甚至存在一定垄断性，造成骨料粒型不好、级配不良的现象时有发生，因而粗细骨料粒型和颗粒级配的选定是保证混凝土质量的重要环节。现在规范中规定[5]：“粗骨料应采用两级配或多级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3；紧密空隙率宜小于40%”也是出于这种考虑。

2.2 浆骨比

目前，为追求良好的流动性、泵送性，降低施工劳动强度，造成混凝土中细粉材料组分增加，混凝土的浆骨比增大，而浆骨比的增大不利于混凝土的抗裂和体积稳定性。P.K.Mehta认为高性能混凝土的浆骨比为35:65时施工性能、耐久性能、体积稳定性最好[6]，在设计配合比时应加以注意。在《铁路混凝土工程施工技术指南》[7]（铁建设[2010]241号）中给出了不同强度等级混凝土的浆体体积限值：C30-C50（不含C50）浆体体积应不大于0.32，C50-C60（含C60）浆体体积应不大于0.35，C60以上（不含C60）浆体体积应不大于0.38。可在实际配合比设计中参考。

3 施工控制阶段应注意的细节

3.1 材料稳定性

在混凝土施工中，各施工、验收规范均对原材料的质量指标和检验频次做了细致的规定，这是施工中质量控制的基础，但仅此远远不够，各种材料不同批次的质量即使在合格基础上也会有一定波动，尤其是骨料的级配或粒型的变化，掺合料细度的变化等，这种波动对混凝土硬化前的施工性能和硬化后的力学、耐久性均有影响。在混凝土质量控制过程中，保持材料性能的基本稳定的“维稳”工作相当重要，这也是日常控制的主要工作，可通过对粗骨料的分级比例、砂率、外加剂用量进行适当调整，来满足理论配合比的性能要求。

3.2 施工的精细性

粗放式的施工很难保证混凝土的施工质量，混凝土的施工更应注重精细性，但在日常施工中如何落实，就要注重浇筑、振捣、成型、养护中的细节，落实细节需要有明确细致的操作规范，这样才能实现质量的统一性。目前在工程建设中推行的标准化施工管理是很好的一个契机，但标准化不仅仅是硬件设施和方案文本，更应该是落到实处的标准化。

4 结语

高性能混凝土的应用需要在工程项目决策、设计、施工全过程，在混凝土材料选择、配比设计、搅拌、运输、振捣、养护各环节中关注细节，落实细节，才能最终实现混凝土结构性能的提高。

[1]廉慧珍.对“高性能混凝土”的再反思[J].混凝土世界，2010，（6）：8-11.

[2]A.M.Neville.Consideration of durability of concrete structures:Past,present,and future[J].Materials and Structures,2001,34（3）：114-118.

[3]JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]JTG/T B07—01—2006，公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].

[5]JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[6]中铁三局集团有限公司.铁路混凝土工程施工技术指南（铁建设 [2010]241号）[M].北京：中国铁道出版社，2011.