抗冻混凝土在高速公路中的应用

（中交四公局第一工程有限公司，北京 100020）

本研究以松通高速公路一工区项目为依托，该项目路线全长30km，路基宽27m，其中，大桥314米/2座、中桥288米/4座、小桥123米/4座、通道248米/8座、天桥1891米/16座、匝道桥1109.5米/5座。主线桥梁的护栏底座、伸缩缝以及墙式护栏均涉及到抗冻混凝土的设计，且设计方案对混凝土的材料质量做出了明确要求，并制定了完善的施工工艺。例如，墙式护栏混凝土内侧应采用透水模板布进行处理等。本文主要对项目所得结论进行普及推广，以期对同类施工项目有所启发。

一、设计要求

粗集料：优先选用玄武岩、安山岩等偏碱性岩石，且岩石洁净、质地均匀，具有级配良好的碎石，不得含有泥块。

细集料：选用天然洁净的河砂。

水泥：选用矿物外掺料为硅灰，且强度等级在42.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

减水剂：选用具有引气功能的聚羧酸高效减水剂，禁止使用萘系减水剂。

引气剂：选用三萜皂苷、松香热聚物类或改性松香皂类作为引气剂。

二、抗冻混凝土配合比优化

通过大量的室内及现场试验，研究组按照设计要求开展了C30、C40、C50抗冻混凝土配合比的优化设计，并确定了掺配比例。

（一）C30抗冻混凝土配合比优化

水泥选用吉林亚泰P.O42.5；细集料采用洁净河砂（中砂），细度模数为2.7；粗集料为粒径低于31.5mm的玄武岩，确定粗集料级配应当使用最大容量法，比例分三档：4.75～9.5mm：9.5～19mm：19～31.5mm=21:59:20；外加剂采用引气减水复合型外加剂；硅灰采用SF94型硅灰，掺量为5.2%；按照最大紧方密度法确定C30抗冻混凝土砂率为42%，基准水胶比为0.42，实测坍落度200mm，表观密度2400kg/m3，C30抗冻混凝土配合比如表1所示。

表1.C30抗冻混凝土配合比

（二）C40抗冻混凝土配合比优化

C40抗冻混凝土与C30抗冻混凝土所用原材料均一致，仅调整了一部分材料的指标，包括水胶比和相关胶凝材料的使用剂量等，C40抗冻混凝土配合比如表2所示。通过试验得出，7d时C40抗冻混凝土的抗压强度达到41.2MPa，28d时其强度达到49.7MPa。

表2.C40抗冻混凝土配合比

（三）C50抗冻混凝土配合比优化

由于项目沿线性能优良的一级粉煤灰较少，因此，在进行C50抗冻混凝土配合比优化时，将硅灰作为掺和料。同时，将实测坍落度控制在190mm以内，将最大粒径控制在19mm以内，将表观密度控制在2450kg/m3，C50抗冻混凝土配合比如表3所示。通过试验得出，7d时C50抗冻混凝土的强度为52.4MPa，28d时其强度达到60.8MPa。

表3.C50抗冻混凝土配合比

三、混凝土抗冻辅助措施

（一）硅烷浸渍

根据设计要求及试验分析，松通高速公路的相关构造通过硅烷浸渍。该物质的主要原料为异丁烯三乙氧基硅烷（占比超98.9%），在配制过程中，要严格把控可水解氯化物、硅氧烷的含量，将其占比分别控制在0.01%、0.3%以内。此外，还要按照相关要求保存硅烷浸渍材料，将其密封并存放于阴凉处，以免影响使用性能。

在使用硅烷浸渍材料时，务必遵循以下要求：确保施工专用架的安全性，检查各焊接口有无损坏，且焊缝高度不低于较薄构件的厚度；确保栏杆的焊接质量，注意把控栏杆的高度，确保其高于90cm；每完成500m2的硅烷浸渍施工，同步对一组箱梁湿接缝混凝土试块进行浸渍，该试块喷涂面的处理与同梁体的硅烷浸渍要求相同，处理完成后，将试块放置在相应的硅烷浸渍施工范围内，并与箱梁同条件养护。在试块上做好标记，以便后期检测。

（二）透水模板布

选用的透水模板布应该符合规范要求，该措施的工艺流程为：清理模板表面→喷涂胶水→粘贴模板布→边缘固定及搭缝处理→模板安装→混凝土浇筑→拆除模板→清水冲洗表面→后续施工。在施工过程中，还应该注意以下几点：依照模板尺寸裁剪模板布，预留5cm排水处；待胶水成无色状时再粘合；粘贴务必迅速、准确，每5m in至少粘贴2m；施工前做好各项准备工作。

四、结语

本项目位于地势平坦的松嫩平原，工程涉及区域大多数为旱田。高速公路沿线构造物数量庞大，全线主线桥梁构件的水泥混凝土均采用抗冻混凝土设计与施工。通过双掺粉煤灰、硅灰提升混凝土的抗冻性能，一方面可以降低工程造价，大幅压缩施工成本；另一方面，水泥混凝土抗冻技术的实施，可明显延长桥梁构造物表面冻融敏感部位的水泥混凝土使用寿命，预计工程运营期内，可节省维修与养护费用12%以上。

总体而言，该工艺在经济效益、生态效益、社会效益方面具有明显优势。大量粉煤灰被应用于施工项目后，为电厂节约了占地费用和倒运费，具有显著的间接经济效益；道路沿线丰富的工业废材成为生产矿物超细粉的优质原材料，改善了生态环境，取得了良好的生态效益；使用后，桥涵构造物的抗冻性能得到提升，沿线设施的景观得到改善，具有重要的社会效益。