道路桥梁施工中高性能混凝土技术分析

卢嘉灿

（广州公路工程集团有限公司，广东 广州 510700）

0 引言

混凝土作为道路桥梁工程最常用的材料之一，其性能对于项目工程质量有着直接的影响。为了满足时代发展对路桥工程质量的需求，高性能混凝土技术应运而生，其通过合理的配比方式，对原材料的组合进行优化，成本较低、质量较高、使用寿命较长，对其应用进行研究对于推广高性能混凝土具有积极的现实意义，符合时代发展的客观需求。

1 工程概况

某段高速公路所需要建设的桥梁长度为300m，属于大跨度桥梁基础设施工程，结构较为复杂，传统的混凝土材料应用难以保障桥梁的工程质量，设计单位为保障桥梁工程质量，选择应用高性能混凝土进行施工。桥梁为双曲拱桥，采用重力式桥墩作为承重基础，桥面纵坡形状为人字形，坡度为2.2%。桥梁工程上部区域采用预应力连续箱型梁进行施工，需要进行混凝土浇筑，全桥的箱梁数量为76 片，厚度在0.5m 以上，支座应用橡胶板式支座进行施工。

2 高性能混凝土应用方式

2.1 材料配比

高性能混凝土的应用在传统混凝土材料配比上进行优化设计，通过适当增加外加剂的方式提高混凝土的性能。改良后的高性能混凝土可以支持大量的工程，荷载力与预应力强度也有所增强，耐久性良好，其所制造的桥梁工程不会出现裂缝等问题。案例中的设计单位应用高性能混凝土开展实际工程，基于力学理论与材料学理论在工程实践中的应用，对其进行合理的配比，按照水泥的用量对其他材料的用量进行设计，具体内容如表1所示。

表1 高性能混凝土配比表

基于表1中高性能混凝土配比所应用的相关材料数量进行合理优化，按照水泥的含量对具体的掺和料进行配置，在保持材料总量不变的情况下对其所需要投入的其他材料进行分析，实现高性能混凝土的配比优化。高性能混凝土在案例工程中的应用成本比较低，结构稳定性较强，其在使用过程中与传统的方式存在差异，相关人员需要明确遵循高性能混凝土配比技术应用规范，对其具体的操作流程进行明确，控制好成本与效益之间的内在联系。

2.2 原料控制

高性能混凝土与传统混凝土之间的不同主要基于对原料的科学控制而实现，其所应用的原材料包括规格为525 的硅酸盐水泥，由于该原料的凝结时间、黏稠度、耗水量等性能比较高，成为高性能混凝土配置应用的主要原材料。案例中就是应用此规格的原材料实现高性能混凝土的制作和应用，有效地提高了桥梁的力学属性，进度也有所加快。

高性能混凝土对粗骨料的要求也比较高，粗骨料的杂质含量、颗粒粒径、含水率、级配等均需要达到更高的要求，这样才可以实现高性能混凝土的科学搅拌与配置。案例中的高性能混凝土配置应用质量较高的石灰岩碎石作为主要材料，由于该材料中部分的矿物质与水泥发生相应的反应，可以提高混凝土的凝结效果和材料的强度。施工人员将其应用到结构较为密集的区域，控制骨粒径参数在18mm 左右，有效地保障了混凝土的高性能。

细骨料的云母含量以及含泥量等是高性能混凝土配置需要重点考虑的内容，高性能细骨料如果石英含量比较少，会导致混凝土的黏稠度过高，无法满足桥梁工程应用的标准。考虑到高性能混凝土在实际应用过程中的特点，需要考虑其具有一定的易性特征，选择水泥含量适中的细骨料进行配置，确保混凝土的性能满足标准。

高性能混凝土的使用需要辅助应用相应的外加剂，其可以有效提高混凝土的强度，延长混凝土的使用寿命。外加剂可以是一萘磺酸盐、三聚氰胺甲醛缩合物等，将其应用到混凝土配置中，可以在保障其环保性能的基础上，使得原材料即使在高流态的状态下，也可以保持相应的强度，并延缓混凝土的凝结时间。案例中的桥梁工程建设使用一萘磺酸盐外加剂，在拌和过程中添加适当的量，配制出高性能混凝土，有效提高了工程项目的质量，具体内容如图1所示。

图1 高性能混凝土现场图

3 高性能混凝土应用优势

3.1 强度提升

基于高性能混凝土在桥梁工程中的实际应用，采用量化指标分析方法探索其应用优势。与传统的混凝土应用方式对比，采用强度检验的方式对使用高性能混凝土的强度等级进行对比，其强度等级上升12.8%个指标点，施工强度得到有效提升。案例中的施工队伍考虑到高性能混凝土对于桥梁结构的优化作用，在建设过程中部分应力较大的区域使用高性能混凝土，改善桥梁的结构应力参数，提高了混凝土材料的强度，对于桥梁的稳定性提升也有着积极的作用。设计人员考虑到地基会对桥梁承载力产生一定程度的影响，为了避免地基沉降所导致的桥梁工程出现裂缝、形变等问题，使用高性能混凝土。实践证明，高性能混凝土的应用效果较好，可以提升桥梁工程的强度等级。

3.2 耐久性提升

耐久性是指桥梁工程投入使用之后所支撑的时间，判断其在一个时期之内是否会受到环境因素、应力因素、地质因素等影响，导致桥梁出现一定程度的损坏。案例中的桥梁工程顶部区域采用沥青进行道路敷设，公路同样应用沥青对其进行敷设，对比两者之间的耐久性，在投入使用之后高性能混凝土的耐久性有效提升了9.6%。在实验室内将传统混凝土材料与高性能混凝土材料进行对比试验，其结果显示与实际应用效果相差不大。因此，高性能混凝土具有良好的环境适应性，效果良好，投入使用后桥梁工程的寿命有所延长，耐久性能有所增加。

3.3 节能效果提升

节能效果通过材料的消耗量和使用量进行评判，判断其在投入使用过程是否出现能源、资源浪费的情况。高性能混凝土投入使用后，其能源消耗量降低2.7%左右，并可以起到良好的环保效果。其不会对人员、结构产生相应的影响，二氧化碳的排放量也有所降低。高性能混凝土配置过程中使用的添加材料可以用生活垃圾或者粉煤灰等材料进行制作，其成本比较低，起到一定的环保效果，性能也可以得到保障。

4 高性能混凝土应用要点

4.1 合理配比

考虑到高性能混凝土在桥梁工程中的应用要点，如何对其进行配比和制作是设计人员和施工人员需要重点考虑的问题。设计人员指出，具体施工应配置出达到指标界限值的高性能混凝土材料，基于配比过程中所需的材料已经在设计方案中指出，配比方式也已严格落实，在应用过程中应严格按照设计方案中的技术标准执行，对混凝土进行合理配比。主要原料使用硅酸盐水泥，其他材料中的粗骨料使用砾石，挑选细度在10mm 左右的粗骨料，细骨料选择应用中砂，细度模数控制在3mm 左右。外加剂则使用比例为0.9% 一萘磺酸盐溶剂，按照水泥的重量进行配比制作。根据相关要求，其配比需要合理控制，混凝土体积与容量之间的比例应为1∶10 以内，在合理的配比基础上对其进行含水量控制，充分地搅拌均匀。搅拌过程中细致观察其是否出现稠度变化较大的情况，一旦出现问题需要及时调整优化，确保混凝土的性能[1]。

由于材料配比在容器内部进行，施工人员根据设计方案中对高性能混凝土的原料以及相关用料进行明确，按照重量比例对其进行划分，水泥与砂石之间的比例为1∶1.47，与水之间的比例为1∶1.42，与碎石之间的比例是1∶2.03.基于上述比例数值进行具体的配比工作，经过反复验证、称量之后投入拌和站中，对其进行搅拌均匀。

4.2 坍落度控制

高性能混凝土在桥梁工程项目中的应用应高度重视其坍落度，其可以衡量混凝土的实际应用质量，通过对坍落度参数的确定，可以判断混凝土的和易性是否满足高性能指标的实际需求。按照混凝土的质量影响因素，可以将坍落度控制参数内容分为流动性参数、黏聚性参数以及保水性参数三大方面。在拌和使用过程中对混凝土的坍落度参数进行计算，由于高性能混凝土的流动性比传统的混凝土较强，坍落度的数值需要控制在30cm 左右。此外，将其应用到具体的工程之中，由于混凝土出机到浇筑过程中需要一定的时间，可能会导致混凝土出现坍落度损失等问题，计算该过程的时间以及坍落度的损失程度，通常情况下，应将坍落度损失参数控制在2cm 以内，当高性能混凝土出机之后，进行相应的浇筑作业，其总体的扩展损失参数应耦控制在50cm×50cm 以内，这样才可以保障高性能混凝土在实际工程中的应用质量。坍落度的控制方法主要集中在用水量上，合理的控制水灰比是坍落度控制的主要措施，在具体拌和配比过程中需要对高性能混凝土所使用相关材料的含水量进行计算。此外，环境中的湿度参数也会影响到高性能混凝土的坍落度，对环境因素进行合理的分析，也是控制坍落度的主要措施。

4.3 凝结时间控制

高性能混凝土的凝结时间会对混凝土的实际应用质量产生一定程度的影响，由于路桥工程的建设作业面积比较大，混凝土的应用量也比较多，导致混凝土的质量控制存在一定的难度。尤其是使用高性能混凝土，其凝结时间比较长，需要加强该过程的成型控制。考虑到环境因素对实际混凝土配置所产生的影响，需要对混凝土的凝结时间进行综合预测，受季节、天气的影响，高性能混凝土应用到北方地区，如果在冬季使用，则初凝时间在10h 左右，终凝时间控制在14h 左右。如果是夏季，温度过高，则初凝时间和终凝时间均会有所延长，南方地区则会更长。因此，路桥工程施工人员需要严格控制混凝土的凝结时间，通过环境优化方式延长或者缩短高性能混凝土的凝结时间，确保混凝土结构的密实度，具体如图2所示。

图2 混凝土凝结过程

5 结语

综上所述，改良后的混凝土材料质量较好，抗应力参数较强，将其应用到具体工程之中可以提高项目施工质量，保障项目施工强度，比较传统混凝土材料而言，其具有广泛适应性。因此，相关部门要高度重视高性能混凝土的制备与应用，考虑到水泥、砂石等材料配比参数变化对混凝土性能质量所造成的影响，加大技术研究，进一步推动其在实际工程项目中的应用。