高性能混凝土在公路工程施工中的应用

赵惠惠，王晓鹏

（1.运城职业技术大学，山西 运城 044000；2.山西运城建工集团有限公司，山西 运城 044000）

当前，施工技术处于快速发展的时期，各类标准和规范对建筑施工材料的要求越来越严格，在此发展趋势下出现了高性能混凝土。相比于一般的混凝土，高性能混凝土在稳定性、耐久性等方面具有明显的优势。因此，高性能混凝土在很多公路工程施工中得到了较为普遍的应用[1-2]。

1 高性能混凝土性能分析

高性能混凝土最突出的特性是其具有良好的耐久性，这也是其自身的核心特征。高性能混凝土除了具有优良的耐久性及相应的力学特性外，还具有较好的使用性能。在振捣环节，高性能混凝土不会离析，浇筑起来比较容易，同时能在很长时间内依然具有一定的力学特性，尤其在早期具有较高的强度，对早期收缩变形性能有极大的影响。

1.1 密实性能优越

高性能混凝土具有优良的密实性能，拌制过程中只需要投入少量的水就能呈现出较好的流动性，对应的离析性能也非常突出，具备的填充性也非常好，因此使得混凝土实现了较好的密实性能。

1.2 抗压强度好

高性能混凝土本身的抗压强度已超过200 MPa。相比于普通的混凝土，高性能混凝土在抗压强度和抗拉强度方面具有较为明显的优势，其早期强度发展较快，后期的强度提升也比较明显。

1.3 徐变与收缩较小

高性能混凝土自身的强度和总收缩量呈反比关系，即强度越低，收缩量越大。但高性能混凝土早期强度发展较快，因此早期的收缩率不会过大。

1.4 耐久性强

高性能混凝土不但在抗渗性等方面具有明显的优势，同时具备的有效渗透率远低于普通混凝土。由于自身具有抗渗性等优势，高性能混凝土比同强度的混凝土在抗腐蚀方面具有更加明显的优势，换言之即耐久性更强。

1.5 耐火性较强

高性能混凝土在高温条件下也会存在爆裂等问题。由于混凝土具有较高的密实度，此种条件下自由水利用毛细孔排出去存在较大的难度，通过高温的作用，内部形成的蒸汽压力逐渐趋近于饱和蒸汽压力。当混凝土温度达到300℃时，具备的蒸汽压力为8 MPa，假如温度不断提升达到350℃时，蒸汽压力会达到17 MPa，此种内部压力条件会造成混凝土中产生5 MPa的拉伸应力，出现剥落等各种问题。此种状态下普通混凝土已经基本不具备强度，因此高性能混凝土具有相对良好的耐火性能。

2 高性能混凝土在公路工程施工中的应用

2.1 原材料选择

1）水泥材料。可利用普通硅酸盐水泥来完成高性能混凝土的配制，同时其性能应符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关要求，避免采用早强水泥；表观密度控制在350 kg/m3之内，同时对水泥比表面积进行控制，应控制在0.6%之内；对游离氧化钙的含量进行控制，应控制在1.5%之内；水泥熟料内C3A的含量应控制在8%之内。

2）骨料材料。粗骨料的选择非常重要，应当选取粒形较好、质地优良的小碎石，还可以采用碎卵石，避免使用砂岩碎石。细骨料可以选取质地优良、级配符合要求的天然中粗河砂。选取级配骨料，将其对应的最大直径控制在31.5 mm之内，并且应当在钢筋保护层厚度的2/3之内、钢筋最小间距的3/4之内，如混凝土强度较高，所使用的骨料粒径应控制在25 mm之内。粗骨料的松散堆积密度应当控制在1 500 kg/cm3之内。将吸水率控制在2%之内，将空隙率控制在40%之内。

3）拌和用水。应当根据相应的行业规定来选取比较合理的拌和用水，一般使用自来水即可。

4）外加剂。应当科学合理地选取外加剂，根据混凝土的具体用途分别添加相应的外加剂。

2.2 搅拌施工

在施工过程中，高性能混凝土的性能会受到不同搅拌工艺带来的影响。对高性能混凝土进行搅拌时，除应当搅拌均匀外，搅拌后应使混凝土达到良好的塑性效果。在搅拌过程中，通常选用强制式搅拌机进行搅拌。在搅拌环节应控制用水量，需专业的技术人员计算水灰比，选取合适的高性能减水剂，且应当对搅拌时间进行科学的控制。如山西省某公路工程，搅拌混凝土时使用了锥形反转混凝土搅拌机，先将石子等材料集中搅拌30 min，然后加入高效减水剂搅拌150 s，搅拌成符合相关要求的高性能混凝土，搅拌后的混凝土具有保水性强等优势，应用后至今未发现道路出现较为明显的开裂等现象。

2.3 运输及浇筑振捣

搅拌完混凝土后，应当第一时间将其运输到施工现场，在运输环节，运输车应以合理的搅拌速度进行搅拌。整个流程中，应当分层次完成浇筑及振捣。振捣施工时采用插入式高频振捣器，局部振捣时使用平板振捣器和插入式振捣器共同施工，使混凝土拌合物达到共振，实现较好的振捣效果。在整个振捣环节，当振捣到混凝土的表面不冒泡及不存在漂浮的浆液时则停止振捣。在施工过程中，当搅拌的位置和施工现场的位置距离较近且混凝土的单次需求量较小时，为降低花费，可使用较小的自卸车进行运输。整个浇筑振捣环节通常是利用振动棒进行小幅度的振捣，后续经过人工抹面，完成最终的施工。

2.4 养护施工

在公路工程施工过程中，为了将高性能混凝土的优点充分发挥出来，混凝土后期养护应当得到足够的重视。由于高性能混凝土具有水灰比小等优势，相比于普通混凝土，养护的作用就更加凸显。在完成高性能混凝土浇筑之后，应当立即喷洒养护剂，确保混凝土外表面的湿润。为使浇筑的混凝土满足相关规范的要求，避免出现裂缝等缺陷，在养护过程中应当对混凝土的内部温度进行控制，同时采取科学的方式降低混凝土表面温差和内部温差。

3 高性能混凝土施工质量控制

3.1 施工前的质量控制

1）对施工所需原材料的质量进行控制。在施工准备环节，除了应当选用质量较高的减水剂外，还应当根据实验室的相关标准对原材料进行选取，合理控制高效减水剂、水泥等原材料的质量。

2）对工程施工人员进行合理的安排。根据施工人员的不同情况，开展有针对性的技术交底工作，并组织相应的培训教育。

3）对施工中用到的相关设备进行严格的控制。应当选取适合施工需求的设备，并进行定期维修和周期性检查，发现问题第一时间进行处理。

3.2 施工过程中的质量控制

1）在混凝土搅拌过程中，应当把控好原材料以及外加材料的投放顺序，同时对原材料的搅拌时间进行严格控制，分配合适的原材料使用数量，并且应当在混凝土运输过程中设置相应的隔热方式以及防坍落措施，针对漏浆问题采取合理的措施。

2）在进行混凝土浇筑的过程中，应当时刻留意混凝土的坍落度受环境湿度等条件的变化造成的影响，尤其是在气温较高的条件下，在大面积施工过程中应当利用合理的降温方式，使混凝土的施工质量得到保证。在对混凝土进行养护时应当按照之前规划的方式采取相应的防护措施。

3.3 施工后期的质量控制

施工后期关键是对高性能混凝土的强度进行检测，检测结果满足要求后方可验收。综合分析混凝土的实际强度等级是否满足设计要求和国家现行相关规范的要求，若条件具备，还应对混凝土耐久性进行检验检测，确认其满足设计要求。

4 结束语

高性能混凝土之所以被定义为高性能，主要是其具有坍落度小、流动性相对较差等特点。高性能混凝土应用于公路工程时，受自身特点和工程实际情况的影响，在浇筑施工时需边浇筑边振捣，再加上混凝土不易出现离析等现象，用水量小，不易产生干缩和收缩裂缝，可显著提高路面的耐久性。高性能混凝土孔隙率相对较低，冻融循环作用下不易出现因冻胀而开裂等现象，具有大面积推广应用的价值，应用后可产生明显的经济效益和社会效益。