高性能混凝土在公路桥梁施工中的应用分析

张令伟 苏延超

摘要：国内外许多国家相继投入了大量的人力、物力、财力等来进行高性能混凝土项目的研制和开发，使高性能混凝土的研制技术进展到全新阶段，如，在混凝土配比原料的选择上、合理配比的测试上以及耐久性、结构性等多方面的技术都取得了相当可观的实用价值。随着我国公路交通运输业的四通八达，对于交通运输的要求与过去相比也有了更高的要求，现在主要以长寿命，低维护路面为基础的公路发展目标，而以采用高性能混凝土路面，从而提高路桥的抗折度与耐久度是今后路面混凝土工程发展的必然趋势。

关键词：高性能 混凝土 公路 桥梁 特性 应用

中图分类号：TU37文献标识码： A

高性能混凝土是伴随着建筑施工的发展而产生的一种新的混凝土，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的一种新型的高技术混凝土，与常规混凝土相比，其各方面性能大幅度提高，应用于路桥建设，也极大的提高了路桥工程的整体性能，特别是在路桥工程的稳定性、耐久性、安全性等方面，都有很大的提升。

混凝土的强度和耐久性是冲突的，如果一味的提高混凝土的强度会影响到混凝土良好的耐久性，高性能混凝土以耐久性设计优先而不以强度设计优先。除采用优质水泥、集料和水外，配制高性能混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂。其基本性能主要包括: 硬化混凝土具有良好的耐久性以及塑性混凝土具有良好的工作性能，此外人们有时候还会提出一些特殊的要求，这也是为了满足这些要求必须采取的措施。

一、高性能混凝土的特性

1.1抗渗能力与可泵性较高

高性能混凝土在桥梁当中的运用，能够有效提高桥梁的抗渗能力与可泵性，使用高性能混凝土，可在桥梁的成型过程做到不离析、不分层，而且模型也易于充满；在自密实混凝土或者是泵送混凝土的环节当中，可泵性较好。此外，高性能混凝土在桥梁施工过程中，还具有易于硬化、不易开裂、不易出现施工裂缝，收缩变形小等性能。

1.2环保性。桥梁建筑施工过程中，使用高性能的混凝土，能够实现较好地环保性，节约混凝土制作的材料。例如水、煤、砂以及矿石等能源，从而减少对环境的污染，此外还可减少废渣以及有害气体的排放量，真正满足环保的要求。

1.3适应性好

如今的混凝土桥梁逐步向大跨度和具有高荷载受能力的方向发展，预应力混凝土梁体布筋十分密集，因此要使混凝土拌合物具有高性能，方便浇灌、捣实，在整个施工过程中无离析现象，能广泛适用于各种桥梁施工，例如钢管混凝土拱桥、预应力箱梁、斜拉桥桥塔等;高性能混凝土施工时性能要好，以此保证混凝土浇筑的质量，保证其密实性、强度、体积稳定性以及耐久性。高性能混凝土配制时掺用大量磨细的矿渣，在配制过程中要改善其本身的粘性。

1.4经济性强

与普通水泥相比，高性能混凝土中水泥的用量比较少，这一方面减少了使用水泥的成本，另一方面也减少了减水剂的使用，从而节约了混凝土材料成本。此外，由于特殊中施工(如跨海桥)中使用普通混凝土需要掺入各种外加剂，如抗腐剂、抗渗剂等，另外由于普通混凝土强度和耐久性有限，容易在施工和使用中出现一些病害，因而后期的维护费用也相对较高，而使用高性能混凝土则可大大降低这方面的费用。

二、高性能混凝土通常在施工过程中出现的问题以及处理的措施

1．假凝现象

如果混凝土在出了搅拌机之后会在5 分钟到10 分钟以内逐渐的失去滚动性，并且渐渐发硬，而且半小时之后还会失去流动性，在混凝土成型之后表面有大量的蜂窝，强度非常低，这种状况就是混凝土的假凝现象。

在水泥浄浆的过程中，混凝土的假凝现象通常是在十分钟之内就开始发生的，而且会导致水泥在15 分钟之后逐渐的变硬，如果掺加了佛石膏会加快变硬的速度; 添加三乙醇胺过多，导致混凝土初凝的时间过短; 水泥在初凝的过程中不合格; 使用的拌和物温度超出了规定的范围等。

2．离析现象

在选择混凝土的原材料时，一定要确保碎石和河砂都是干净的，并且各项相关指标都应该达到施工规定的要求，一般规定含泥量小于1%，细度的模数应该控制在2． 5 到3． 0 之间，确保水泥、外加剂以及粉煤灰等各种原材料的各项指标也都达到了施工要求，否则将会影响到混凝土的性能。在混凝土开始拌合之前，需要对计量设备进行检测，查看其准确程度是否满足相关要求，确保其他的各种机械设备的运行处于良好状态，在搅拌机开始运行之前，需要先添加一些水运转一会儿，然后将积水排干净之后才可以开始搅拌工作，使用的各种骨料都需要过泵，控制好各种材料用量的允许偏差，通常要求水泥以及外加剂的偏差小于1%，砂石料的偏差小于2%，要求搅拌时间超出2 分钟为宜，坍落度应控制在14 － 16cm，含气量控制在2% ～ 4%，混凝土拌合物浇注前温度控制在30℃以内，混凝土拌合完毕后，应立即运输，搅拌在运输过程中应开通搅拌设备，以免离析和沉底，运输时间和浇注时间不得超过初凝时间，混凝土拌合物到施工现场后应该快速开启搅拌机后再放料。振捣棒的插入深度应深入下一层混凝土的表面，振捣棒也不得用来稳料或者在表面拖延，否则容易产生离析。

三、高性能混凝土在设计的过程控制要点

3.1原材料控制

高性能混凝土的配置要用到水泥、粗集料、细集料，水、掺合料和外加剂。(1)水泥。水泥宜选用普通硅酸盐水泥，或者42．5级的硅酸盐水泥，可采用粉煤灰以及矿渣作为水泥混合料;(2)粗集料。粗集料应选用粒径、粒型合理的，清洁的碎石或鹅卵石。高性能混凝土的配置中，粗集料的粒径一般在25mm以下，粗集料的吸水率应不超过2%，含泥量不超过0．5%;(3)细集料。高性能混凝土配置中，细集料应质地均匀，吸水率低，洁净的天然砂或人工砂，注意不应使用海砂或者山砂，细集料的吸收度也应控制在2%以内，含泥量不能超过2%;(4)水。高性能混凝土的拌合应采用水质良好的自来水或天然水买水质应符合《混凝土拌合物用水标准》(JGJ63－89)中的相关要求;(5)矿物掺合料。高性能混凝土的配置中，常选用性质稳定的粉煤灰、矿渣或硅灰等作为矿物掺合料，使用掺合料的目的是改善混凝土的流动性，增加其密实度;(6)外加剂。高性能混凝土外加剂的使用是为了改善混凝土流动性、减少水化热的产生、减少裂缝的产生等，一般采用专用的引气剂、缓凝剂、减水剂等。

3.2配合比控制

高性能混凝土配合比的设计应遵循以下原则:(1)控制水灰比。水灰比直接影响着高性能混凝土的抗渗性能，也影响了桥梁工程的耐久性和强度。水灰比过大会导致混凝土结构控制过大、抗渗性能低，因而应严格控制水灰比;(2)减少水泥用量。水泥的过量使用会导致温升过高、抗腐蚀性能低、早期强度低等问题，因而高性能混凝土配合中应减少水泥的用量;(3)控制砂率.当水泥浆比例一定时，使用砂率能对混凝土的配合比产生较大的影响。例如，砂率小，应减少水泥的用量，以便更好地增强混凝土的耐久性与强度，同时也会对混凝土的泵送性能与和易性产生影响；当砂率较大时起，其的粘性也逐渐变大，对泵送的效率也产生影响。因此，采用高效的砂率及减水剂用于超细粉料的掺合搅拌，能减少对混凝土的用水量，提高其性能，确保桥梁施工的安全。

3.3．在设计高性能混凝土的过程中可以选择低水胶比，将水泥的用量控制在合理的范围内，有效的降低温升，进一步提高硬化混凝土具有的稳定性，避免其出现收缩裂缝的现象。

3.4在添加矿物细掺料的时候，并不是完全替代水泥，而是应该按照实际需求对矿物细掺料的品种进行精细的选择，确定掺加的具体用量。在叠加使用两种以及两种以上的掺料时，取得的效应应该大于分别掺加所取得的效应，这就是我们通常所说的超叠加效应。

3.5．在设计高性能混凝土的过程中，需要添加的一个必备材料就是高效减水剂。按照规定的比例叠加使用两种萘系的时候，取得的效应应该大于分别掺加所取得的效应总和。

3.6高性能混凝土的养护

为了保证混凝土硬度以及强度的合理增强，应在混凝土浇筑完成后采取充分的养护措施，尤其是做好高性能混凝土的早期养护。可采取草席、薄膜覆盖、洒水、遮盖等措施来保持混凝土的湿度，并预防混凝土温度裂缝。另外，要设置必要的标语和提示牌，防止荷载过早引起的裂缝。

结语：

建筑技术发展到今天，对混凝土提出了更高要求，特别是一些施工难度大、使用环境恶劣、维修工作困难而混凝土质量要求又高的工程，仅仅依靠提高强度是不够的，必须同等改善混凝土工作性能。为满足这些要求，混凝土必须向高性能方向发展。在世界范围内，高性能混凝土的研究和应用正在不断创新发展，而由于高性能混凝土能有效的降低构件的截面尺寸，降低造价，节省材料费用，寿命期延长又能大幅度减少经济开支，因而高性能混凝土是今后桥梁建设中很有发展前途的优质材料。

参考文献：

［1］于颖． 高性能混凝土在建筑工程中的应用及设计要点［J］． 黑龙江科技信息，2010，( 05) ．

［2］李东光． 水泥混凝土外加剂配方与制备［M］． 中国纺织出版社，2011