论高性能混凝土在桥梁工程中的应用

谭帅　曹小宗　雷苏文

摘要：本文通过分析研究高性能混凝土的主要技术指标，提出了提高高性能混凝土技术性能的主要措施和方法，以促进高性能混凝土在道路桥梁建设中的应用。

关键词：混凝土；高性能；耐久性；措施

1前言

高强混凝土与普通混凝土相比，抗压强度高，抗弯强度好，抗渗性、耐久性与快凝、强度均有显著提高。在相同荷载作用下，能获得良好的使用性能，因此在工程建设中日益得到重视。笔者根据工程实践，通过分析研究高性能混凝土的技术性能，挖掘其特点，以发挥其对道路桥梁工程建设的促进作用。

2高性能混凝土的主要技术指标

高性能混凝土各项技术指标的合理确定，是研究工作的基础，也是研究工作的重要环节。

2.1坍落度

坍落度是新拌混凝土质量控制的重要指标，反映混凝土的和易性，高性能混凝土要表现出大流动性即高流态，因而坍落度值偏大，一般为20cm-24cm，并要求混凝土从出机到浇灌这段时间内的坍落度损失不能大于2cm，且120min后混凝土的扩展度值不小于50cm×50cm，同时要具有良好的粘聚性和保水性，保证混凝土成型后均匀密实，不分层、不离析，满足施工和易性要求。

2.2凝结时间

高性能混凝土在工程应用中，往往作业面大，为了保证成型，便于早期养护，凝结时间应适当延缓，尤其是要延长初凝时间，北方地区夏季初凝时间可延长至12h-14h，终凝时间延长至15h-18h，冬季初凝10h-12h，终凝12h-14h，同时应推迟混凝土水化热峰值出现的时间，降低水化热峰值15%-20%，以防止温度应力过大，引起混凝土的开裂。

3 提高高性能混凝土技术性能的主要措施

3.1提高强度的主要措施

3.1.1严格控制原材料质量

高性能混凝土宜选用质量稳定的52.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩石立方体抗压强度不低于1.5倍混凝土强度等级的碎石，且洁净，针、片状含量低，粒型好；细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂，含泥量应控制在1%以内，且继配良好。

3.1.2掺加活性掺合料

高活性掺合性料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。掺合料掺入混凝土中可使混凝土的强度提高，高活性掺合料具有“微集料效应”和“形态效应”，有利于填充在水泥颗粒的空隙中，减小了混凝土的空隙率，增加了混凝土的密度，使混凝土的抗渗性能明显提高。高活性掺合料还具有“活性效应”，在混凝土中掺入活性掺合料，能有效降低水化热，减少混凝土的收缩，改善混凝土的工作性，调整混凝土内部结构，阻碍侵蚀性介质侵入，提高混凝土的抗腐蚀能力，从而提高混凝土的耐久性。

3.1.3活性掺合料活性的改善

a）复掺技术。即在较高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺入几种高活性掺合料，充分利用高活性掺合料的不同形态、不同活性、不同溶出组成，进行科学合理的有效掺配，以取得更高的活性；

b）活性激发剂技术。如活性Al2O3较高的烧粘土，粉煤灰和沸石等超细粉料中加入硫酸盐激发剂——石膏，使之与Al2O3反应形成钙矾石，且钙矾石形成时的体积微膨胀效应，可使水泥石的孔隙更小，结构更致密，不会产生体积安定性不良现象。

3.2保证流动性的主要措施

a）掺入高效减水剂，降低混凝土的水灰化，改善和易性，提高混凝土的流动性，并达到高强的效果。

b）掺入特殊的保塑组分以保证混凝土在岀机3h以内坍落度损失小于15%；

c）粗骨料选用级配良好的5mm-20mm的碎卵石，细骨料选用中砂，并采用适宜的砂率以进一步改善混凝土的粘聚性和保水性。

3.3降低水化热的主要措施

水泥与水发生反应放出一定的热量称为水化热。水化热高是高强混凝土产生裂缝的主要原因之一，水化热可采取以下措施加以改善：

a）水泥用量尽量降低，一般小于等于450kg/m3；

b）掺入优质的活性掺合料，一般大于等于100 kg/m3；

c）掺入保塑剂与缓凝剂；d）掺加高效减水剂。

3.4增加体积稳定性和耐久性的主要措施

高性能混凝土不仅具有高强度、高流动性，而且还应具有优异的耐久性，混凝土体积稳定性与耐久性是紧密相连的，耐久性好稳定性相应就好。耐久性是由混凝土配合比、原材料性能、制备混凝土的工艺方法、浇注成型方法和硬化条件所决定。

3.4.1合理选用水泥和骨料

一般常用42.5级以上的硅酸盐水泥。骨料选用花岗岩、硬质砂岩及石灰岩等。

3.4.2尽量减小水灰比

配制高性能混凝土的重要措施是减小水灰比，使混凝土密实性提高，其强度和耐久性可显著曾长。一般水灰比在0.3左右，用水量不大于160kg/m3。

3.4.3正确合理选用掺合料和外加剂

混凝土中掺入适量的活性掺合料可降低温升，改善工作性，增大密实度，减小孔隙率，提高早后期强度，从而提高耐久性。各种外加剂的性能和作用各不相同，使用时应当从混凝土性能要求出发选择合适的外加剂。外加剂的掺用方法通常有三种：同掺法、后掺法和分批添加法。

3.4.4改进浇注施工工艺

良好的浇注养护工艺和设备是保证混凝土硬化前不分层、不离析，减水泌水，硬化后不开裂的先决条件，因而也是保证混凝土在使用环境中有优异耐久性的必要条件。所浇混凝土自由下落高度不超过2m，防止离析。正确留置施工缝，采用分层连续浇筑，严格控制所浇混凝土的入模温度。在浇筑过程中，采用插入式高频振捣器按要求振捣密实。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，混凝土浇完强度达到1.2N/mm2时，方可走人。

4高性能混凝土的养护

养护是混凝土成型的最后一道关键工序，是混凝土技术性能好坏的决定性因素之一。高性能混凝土用水量低，易发生自身收缩而产生裂缝，所以浇筑捣实后，盖上湿布或草帘进行早期养护。在混凝土浇筑完毕后12小时以内，通过濕润养护，使混凝土在良好的条件下进行水化反应，根据水泥技术性能，自然养护天数一般不得少于14昼夜，在自然气候条件下，采取适当措施维持一定的潮湿环境进行养护，以防止混凝土在施工中由于温度和收缩而产生裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。

参考文献

[1]高性能混凝土的耐久性，索默著，科学出版社，2005

[2]高强混凝土及其应用，陈肇元，朱金铨，吴佩刚著，清华大学出版社，2002

[3]高强混凝土，冯乃谦，孙逸增著，辽宁省建设科技情报中心站，2008