高性能混凝土在公路工程中的应用探析

赵 杰

(河南省水利勘测有限公司,河南 郑州 450046)

1 高性能混凝土

1.1 高性能混凝土原材料

高性能混凝土原料主要包括水泥、细集料、粗集料、粉煤灰和水等。

水泥选择的要求较高,在抗压性和抗折性上都有一定标准。高性能混凝土要根据混凝土性能要求选择合适水泥,一般来说超过350m2d的混凝土,会选用标号超过32.5的硅酸盐水泥,铝酸三钙含量不能超过8%,细度保持在10%以下,碱含量不能达到8%[1]。

骨料分为细集料和粗集料。细集料一般选择天然中粗河砂,模数要求在2.0～3.0,质地均匀。

粗集料,松料一般选择级配合适的碎石,一般为二级或三级,也可寻则卵石或者碎卵石,对大骨料含量进行控制,最大骨料粒径不能超过31.5mm,最大能达到钢筋保护层厚度的2/3,高强度的混凝土颗粒粒径最大不能超过25mm,压碎指标不能超过8%。

1.2 高性能混凝土的性能

(1)流动性强。高性能混凝土流动性强,容易搅拌,而且用水量较传统混凝土较低,不会出现离析反应,容易成型,而且自密实强,填充性好。

(2)稳定性高。高性能混凝土稳定性高,固结后不容易出现变形、扭曲、收缩和裂缝现象。与普通混凝土相比,弹性模可以达到45Gpa。

(3)耐久性强。高性能混凝土在硬化后具有较强的低渗透性,可有效减少雨水渗透,同时抗击外界重物压力和高温暴晒。其抗压强度能超过200Mpa。

(4)耐火性。在高温作用下,高性能混凝土会产生剥落和爆裂现象,这是由其高密实度引起的,高密实度导致水分不能轻易从混凝土中排出,受到高温的影响,水蒸气形成饱和蒸汽压力,内部压力增大,在拉伸应力作用下可以使高性能混凝土发生剥落或爆裂[2]。

(5)经济性能较好。高性能混凝土使用可以降低结构自重,减少截面尺寸,,减少钢筋和混凝土用量,提高工程效益,节省工程成本。

2 高性能混凝土在公路工程中的应用

2.1 高性能混凝土拌和技术

准备好原料后就可以进行高性能混凝土的拌和。在拌和过程中应当根据公路工程的技术标准和质量要求进行,对其强度和性能耐性做出明确要求,根据工程要求进行合理搭配,要对砂、石中的含水量进行测定,把按照比例配备的原料进行拌和,在这个过程中尽量降低水和水泥用量,同时可以使用高效减水剂和粉煤灰掺和料。基本要求是每一方高性能混凝土中水泥含量最高为500KG,粉煤灰占比最高为30%,减水剂需要进行相关实验确定,有助于增强混凝土的抗冻性和抗渗透性[3]。在拌和过程中,采用称量控制系统控制原材料用量,拌和之后应当进行耐久性实验和坍落度、泌水性测试。同时要严格控制搅拌时间,如果使用粉剂,搅拌时间可以适当延长,不能低于35s,确保搅拌后产出的混凝土质地均匀,有较好的黏聚性。

(1)高效减水剂。高效减水剂能提高高性能混凝土的黏聚性,减水剂的用量要根据相关实验进行确定,一般不超过凝胶总量的2%,如果混凝土中用到了硅灰,可以适当提高高效减水剂的用量。高效减水剂的使用应当在专业人士的指导下进行。

(2)掺和料。掺有硅灰的话,用量一般不超过15%,粉煤灰的使用要符合标准,要有严格、统一的来源厂商,使用量维持在15%左右,最高不超过30%,掺和料的使用一般根据混凝土的性能进行调整,如果混凝土的强度要求不高,可以适当增加粉煤灰和矿渣的使用量。

(3)水胶比。在实际的公路工程中,水胶比对高性能混凝土的强度至关重要,一般水胶比控制在0.01～0.02之间,具体施工设计中要根据工程的施工要求进行确定。

2.2 浇筑和振捣

(1)浇筑工艺。拌和结束后高性能混凝土要经过检测,检测合格的混凝土要及时运往施工现场进行浇筑,在浇筑之前应当考虑的是高性能混凝土的运输,一般最合适的的工具是搅拌车,如果用其他运输方式,那么要充分考虑坍落度损失。如果利用泵进行输送和施工,原料中要添加粉煤灰,对砂率进行调整,增加泵的输送性。高性能混凝土的运输时间控制在五小时内。如果混凝土的倾落度≥2m,那么为满足浇筑质量,可以通过滑槽漏斗等进行辅助,可以预防混凝土离析和分层,确保其均匀。也可以采用分层推移的方式进行浇筑,分层厚度不超过600mm,确保浇筑的连续性。浇筑时间也应当进行控制,一般在上层混凝土浇筑前,要确保下层混凝土为初凝状态,否则会影响浇筑质量,浇筑时间应当是连续性的,如果不得不中断,那么中断时间应当控制在一个半小时内。

(2)振捣。高性能混凝土在流动性上要远远超过普通混凝土,因此浇筑时要同时进行振捣,选用专业的强力振捣设备,如插入式高频振捣棒、附着式平板振捣器等[4]。振捣时要注意振捣器插入不能高于50mm,保持均匀振捣,避免和钢筋、模板发生碰撞,振捣时间不是固定的,要根据现场施工的实际情况来确定,一般当混凝土的表面均匀,不再出现气泡或者浮浆时,可以停止振捣。

2.3 养护

养护对高性能混凝土的强度提升非常重要,尤其是掺料里有粉煤灰和硅灰的混凝土更需要养护,能有效减少表面塑性裂纹。一般在浇筑结束后就应当进行养护,如,在表面喷洒养护剂,或者用遮挡物覆盖,让混凝土表面保持湿润状态,保持混凝土的强度,尽可能减少混凝土的开裂现象他,同时控制温度,防止内部温差过大。

3 高性能混凝土在公路工程施工中的质量控制

3.1 施工前的质量控制

施工前控制主要围绕原材料,如,水泥、水、集料和粉煤灰等进行质量检测,保证原材料来源固定以及配合比。

3.2 施工后质量控制

施工后的质量控制主要是对高性能混凝土进行质量验收工作,检验其质量是否符合要求,重点对高性能混凝土的耐久性和强度进行检测。耐久性受到原料配合比等多种因素的影响,要从原料选择和配合比方面进行控制。同时要合理使用掺和料和减水剂增加稳定性和耐久性。

高性能混凝土的强度也要从原材料上进行质量控制,一般选择质量稳定的水泥、粗骨料和细骨料,搭配高活性掺和料,提高混凝土强度。必要情况下也可以对高性能混凝土进行抗冻性和抗渗透性实验。

总之,在公路工程中使用高性能混凝土能提高施工质量,延长公路的使用寿命,同时不断提高高性能混凝土的施工工艺、配置方法和质量控制手段,能提高高性能混凝土的稳定性和耐久性,增强其强度,推动高性能混凝土在多个施工领域内的推广和完善。