海工高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用

李子宣

摘要：在国内外已建沿海桥梁工程中，很多桥梁结构的破坏主要原因来自于混凝土的病害，因此混凝土耐久性研究已变的刻不容缓。本文以海洋Ⅲ类环境为切入点，就海工高性能混凝土在公路桥梁建设中的设计要点和发展趋势进行分析。

关键词：海工高性能混凝土；配合比设计要点；公路桥梁建设；应用

高性能混凝土相比较其它的混凝土而言，抗压强度不在是单一评价指标，其拥有高质量、高耐久性、高强度、高工作性等特点，主要应用于海港工程钢筋混凝土和预应力混凝土结构、浪贱区以及水位变动区及大气区。在现阶段的公路桥梁的施工中尤其是海洋环境，海工高性能混凝土因其低成本、高耐久性的特点而受到广泛青睐，代表未来混凝土发展的一种趋势，这就要求相关的施工技术人员对于海工高性能混凝土进行更深层次的分析研究，达到经济和社会效益的双赢。

1.海工高性能混凝土配合比的设计要点

在海工高性能混凝土配合比设计中，混凝土的氯离子渗透性和含气量是两个重要参数，抗压强度不再是单一评价指标。本文以甬台温高速公路复线温州灵昆一阁巷段土建工程海工混凝土配合比设计标准为依据，根据基本要点进行分析，通过基本原则的了解，已达到熟练掌握海工高性能混凝土配合比设计的目的：

1.1细骨料采用公称粒径在5.00mm以下的中砂，要质地坚固、级配优良、粒形良好，对进场黄砂进行氯离子含量测定，确保其符合规范要求。粗集料应采用反击破施工工艺，确保其粒形与胶凝材料具有良好的粘结特性，C50及以上的混凝土粗集料应水洗。

1.2强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥是配制海工耐久性混凝土的首要选择，要坚持标准稠度用水量低且熟料中C3A含量宜在6%～12%两个基本选用原则，为有效防止混凝土裂缝病害的产生，新进场水泥应用取样器分上中下三层混合取样，测定水泥温度不得超过60℃。

1.3配制海工混凝土应使用优质高效的聚羧酸类高性能减水剂，生产厂家应具有母液合成能力，以达到降低混凝土单方用水量和水胶比的目的。

1.4提高矿物掺合料的掺配比例，有利于提高混凝土的和易性及现场结构物的密实程度，从而提高其抗氯离子渗透性能。在满足单方混凝土中胶凝材料用量的情况下，尽可能提高掺合料和骨料的用量，严格控制硅酸盐水泥掺配比例，以降低混凝土水化热温升，提高体积稳定性。

海工高性能混凝土配合比设计耐久性是核心，抗冻性与抗渗性是前提，混凝土力学性能指标是根本。考虑到混凝土的耐久性和经济性，应采用水胶比和胶凝材料用量的双重控制（单方混凝土的用水量宜控制在130～160kg/m3），如下表1所示：

根据施工部位的不同，参照设计文件及相关规范要求，以84d作为评定龄期，进行混凝土氯离子扩散系数试验，以避免氯离子渗透造成的钢筋锈蚀。

以甬台温高速公路复线灵昆一阁巷段工程瓯飞1#高架桥为例，我施工标段起点至东海大堤下部结构属1Ⅱ类环境，其中C35桩基、C35承台及C40墩柱均属于海工混凝土，实行粉煤灰和矿粉双掺，矿物掺合料比掺配比例均在50%以上，水灰比分别为0.36、0.36、0.35，达到了良好的经济效益和社会效益。因此，在进行配合比的试配过程中，不应该只采用单一的评价指标，还需要全面的考虑对于混凝土相关性能指标以及经济效益、适用性等，同时还应该重视抗裂的问题，并且对于后期的一些弹性、收缩等问题进行关注。

2.海工高性能混凝土在公路桥梁建设化中的应用

海工高性能混凝土以其优良的特性广泛应用于跨海大桥、堤坝等临海建筑中，有效的延长了结构物的使用寿命，降低了环境因素的干扰，为我国海工高性能混凝土的推广提供了良好的发展基础。

首先，为了保证公路桥梁的的施工质量，对于施工前的原材料的谨慎挑选与合理搭配以及海工高性能混凝土的质量进行检测。如：在海工高性能混凝土的搅拌站，严禁使用海砂，对进场黄砂进行氯离子测定，优选低碱水泥，对于海工高性能混凝土拌合物进行84d氯离子扩散系数测定，确保其符合图纸设计要求，进而保证海工高性能混凝土配合比所用的材料都符合标准。

其次，对于海工混凝土的保护层厚度进行监督控制。通过对于公路桥梁中垫块材料的强度及抗渗透性的检测，使得相关的指标都可以高于技术指标要求，进而加强公路桥梁的施工质量。

第三，重视对海工高性能混凝土的养护。后期养护对混凝土强度增长及防止温度、收缩裂缝等桥梁病害的产生至关重要，预应力及钢筋混凝土浇筑完成后应及时用淡水养生，当淡水资源匮乏时，养护剂喷涂辅以塑料薄膜覆盖是优先选项，养生期限不得少于14d。甬台温高速公路复线瓯飞1#高架桥虽然地处温州，当地水资源丰富，但由于是围海造陆，大部分属于海水，为谨慎起见，特意与当地政府协商，埋设自来水管道，现场施工结构物全部用自来水进行现场养护，对混凝土耐久性提供了有效保障。

3.海工高性能混凝土的发展趋势

海工高性能混凝土以其抗氯离子渗透性高、尺寸稳定性好、工作性能优、经济效益突出等特点而受到广泛关注，随着社会的不断发展，将必会对其提出更高层次的要求，具体表现在以下两方面：

3.1对原材料形状及石粉含量要求进一步提高

地材质量的好坏，直接影响到混凝土的力学和工作性能，由于海工高性能混凝土对工作性能的较高要求，必然要求碎石进行水洗和整形，导致碎石生产厂矿进行生产工艺的革新，以满足市场更高的质量需求。

3.2高性能减水剂市场潜力的进一步释放

高性能减水剂在其高减水率的光环下，也伴随着一些为人所诟病的问题，例如其对胶凝材料及地材变化过于敏感，导致混凝土坍落度经时损失大或后滞，给现场施工带来诸多不变，可以预见在不久的将来，与各种类型的胶凝材料及地材具有良好适应性的减水剂必将成为其工程应用的前提条件。

3.3大掺量矿物掺合料混凝土性能的研究

矿物掺合料具有降低混凝土水化热、增加混凝土和易性、提高结构物耐久性、与水泥反应物进行二次水化提高结构物后期强度等诸多优点，但是受到矿物掺合料质量波动较大及混凝土早期强度增长缓慢的限制，矿物掺合料的掺量仍维持在低位水平，例如，《海港工程高性能混凝土质量控制标准》（JTS 257-2-2012）中规定“同时掺入粉煤灰、粒化高炉矿渣粉时，其总量不宜大于胶凝材料总量的70%”，而在实际工程运用中矿物掺合料的掺量维持在50%左右的水平，有的甚至只有30%左右，仍存在较大提升空间。由此可见，大掺量的矿物掺合料优劣并存，在配合比设计中要权衡利弊，寻找最佳平衡点，因此有必要对大掺量矿物掺合料混凝土性能进行更深层次的研究。

4.结束语

我国基础建设的大力发展，使得公路施工工艺取得了更高的造诣，随着桥梁建设的不断扩大，混凝土耐久性研究也获得了新的突破，通过对海工高性能混凝土在公路桥梁建设中的设计要点和发展趋势进行了详细分析，我国在海工高能性混凝土方面还需要进一步完善，希望本文可以对类似工程作为工程參考。

【参考文献】

[1]滕宇.港珠澳大桥海工高性能混凝土施工控制要点[J]建筑工程技术与设计，2017（14）：33

[2]李鹏，王颖，李丹丹.海工高性能混凝土配合比设计[J]中国水运月刊，2017，17（7）：327-328