高性能混凝土及其在路桥施工中的应用

高性能混凝土及其在路桥施工中的应用

陈开清

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摘要：高性能混凝土指的是在常规混凝土的基础上利用新工艺和新技术形成性能优化的混凝土，是普通混凝土的“进化版”。高性能混凝土在耐久性、抗压性、稳定性、性价比、刚度强度等方面都优于普通混凝土。

关键词：高性能混凝土；道路桥梁；应用

1高性能混凝土的优势

1.1高强度

道路桥梁项目施工中由于结构形式存在较大的差异，因此，对混凝土材料性能要求也不同。在道路桥梁工程项目施工设计中为了保证材料性能优势的发挥，改善整体结构质量，需要混凝土材料的强度能级符合标准，达到C50级别以上，而普通混凝土难以符合这个标准要求，高性能混凝土却可以达到这个标准。

1.2强适应性

随着现代经济和社会的发展，人们生活水平显著提升，各地区间的联系越来越紧密，互联网商业的发展，进一步促进了跨区域发展，而跨区域发展对交通运输行业提出了更高的要求。针对这种情况，道路桥梁项目建设中必须要提升结构跨径，同时道路桥梁在设计中的形式更加复杂，对混凝土质量要求更高。高性能混凝土具有非常多的优势，适应性强，而且由于高性能混凝土内部掺入了大量的细矿渣，能使混凝土的振捣更密实，强度更大，可以避免离析问题的出现，提高道路桥梁工程质量。

1.3高耐久性

道路桥梁项目是一个长期投入过程，需要保持非常高的强度，满足长期运输功能和需求，因此，需要材料具有非常强的耐久性。高性能混凝土材料的耐久性能力强，为道路桥梁工程设计提供有利条件，能够有效抵御外界环境影响，促进道路交通行业的健康发展。

2高性能混凝土的相关工艺

2.1制备工艺

在20世纪50年代以前，为了获得高强度混凝土一般采用低水灰比的方案，利用大功率设备强力振动加压形成高强度混凝土。利用加压和振动挤出混凝土内的空气和多余水分。但是该工艺成本高，需要的设备复杂，所以没有得到推广。这一问题在高效减水剂和矿物外加剂技术出现之后得到改善。利用普通混凝土制造工艺加入高效减水剂降低水灰比可以获得高流动性、高抗压性的混凝土。

2.2浇筑工艺

在完成高性能混凝土的植被之后，浇筑成型成了下一个混凝土应用难点。在道路桥梁施工中，我们一般采用现场浇筑的方案，管理人员要对浇筑过程加强监管，确保高性能混凝土浇筑过程符合工艺要求。浇筑的首要条件是模板搭建，侧模和底模垂直度要符合标准，连接处密封性要好，不能发生漏浆等严重问题。在浇筑过程中要配合高频率振捣棒振捣，振捣过程中注意对倒角处进行多次全方位振捣，防止出现气泡等现象。混凝土填模要紧密，模板与混凝土之间不能有空隙，防止流浆使表面产生纹路，影响梁体美观和强度。

2.3养护工艺

在高性能混凝土梁体浇筑完成之后，需要对其进行必要的养护，才能使高性能混凝土充分发挥其本身特性，延长梁体使用寿命，提高整个桥梁的质量。在对高性能混凝土进行维护时，在梁体浇筑完成之后12h内加膜覆盖。覆盖养护时间要达到两周以上，这期间定时浇水养护。在养护期间高性能混凝土的心梗受温度、湿度影响较大，要保证混凝土内部和外部的温差在15℃之内，混凝土表面与环境温差在10℃以内。做好保温保湿工作，防止高新更混凝土在养护期间出现混凝土收缩现象，保证其性能。

3道路桥梁施工中高性能混凝土的应用

3.1工程概况

某拟建道路桥梁工程的墩柱、承台、盖梁、上部结构、桥面系均采用高性能混凝土，其强度等级分为三种，即Ca35、Ca40和Ca50。

3.2原材料

(1)水泥

水泥对混凝土而言是不可替代的胶凝材料，本工程采用普硅水泥，其比表面积按300～350m2/kg严格控制，且铝酸三钙实际含量应控制在8%以内。

(2)高效减水剂与引气剂

如前所述，为减少含水量和提高流动性与强度，需要向混凝土中掺加适量高效减水剂。根据现行规范和标准，高效减水剂的含气量应控制在3%以内。对于引气剂，其性能需要符合相关标准；完成拌和后，混凝土的气泡应保持均匀和细小，使含气量处于2%～4%以内。另外，高效减水剂和引气剂必须分别掺加。

(3)集料

高性能混凝土中，集料应避免碱集料反应。进场前，应对集料实施专门的检查试验，经试验确认合格后才能批准进场。集料分细集料与粗集料，其中，细集料以质地坚硬、有良好级配且空隙率相对较小为准选择，以细度模数在2．6～3．2范围内的干净河砂为宜；粗集料按质地坚硬且匀称、粒形适宜、级配合理等要求选择，其技术指标必须满足现行规范提出的各项要求。

(4)矿物掺合料

为使混凝土具有符合要求的密实性，还需要向混凝土中掺加数量的矿物掺合料，如分粉煤灰、硅粉和磨细矿渣粉。本次主要使用粉煤灰，其质量应达到以下要求:(1)细度:当强度等级为C50以上时，不能超过12%，当强度等级小于C50时，不能超过25%；(2)需水量比:当强度等级为C50以上时，不能超过92%，当强度等级小于C50时，不能超过105%；(3)烧失量:当强度等级为C50以上时，不能超过5%，当强度等级小于C50时，不能超过8%；(4)氯离子含量:不能超过0．02%；(5)含水量:不能超过1%；(6)硫酸盐含量:不能超过3%；(7)安定性:不超过5．0；(8)游离态氧化钙的含量:当为F类时，不能超过1%，当为C类时，不能超过4%。(9)拌和与养护用水不能使用海水、污水与pH值在5以内的水，且氯离子含量不能超过200mg/L，硫酸盐含量不能超过500mg/L。

3.3配合比设计

过去主要是根据强度等级要求对水胶比进行计算，对于高性能混凝土，需要根据耐久性要求，结合环境作用等级进行水胶比的确定，对胶凝材料的最低用量与掺合料比例进行控制。配合比需要综合考虑包含施工工艺、环境、材料品质等在内的各项因素，由各参与方经计算和试验确定。

3.4计量、拌和

对原材料的投放通过电子计量进行，严格按照配合比来计算和称量。除集料以外的其它原材料，质量误差不能超过±1%，集料的质量误差不能超过±2%。生产中应对工艺、配合比及投料的方式都进行严格控制。在冬季进行施工时，需要对各类原材料进行适当的加热或保温。

3.5运输、浇筑

对混凝土进行运输时，应选择平坦的道路，减少运转次数，缩短运输的时间，避免由于振动过度导致离析。所用运输设备应能满足凝结时间要求，并与浇筑的速度相适应，以确保浇筑能够顺利且连续的进行。

将混凝土运输到现场后应尽快浇筑，减少放置的时间，同时这也是混凝土施工重要工序，对结构质量有很大影响。结构成型后，其表面应保持平整与光滑，尺寸、钢筋与各类预埋件所处位置应准确无误。浇筑开始前，应先对混凝土实施高速搅拌，持续1～2min，检查确认混凝土达到匀化后开始浇筑。若减水剂的消泡不彻底，将在表面产生若干大气泡，所以需要对减水剂实施消泡，之后再进行引气。与此同时，还要对浇筑高度进行严格控制，通常每层不能超过30cm。在倒角处等气泡难以排出的部位，需要在原基础上减小一定浇筑高度，通常每层不能超过20cm。

结束语

高性能混凝土的出现为建造高质量、高难度的工程提供了渠道，广泛应用的高性能混凝土为我国基础设施建设做出了重要贡献。我国那些举世瞩目的工程如青藏铁路、杭州湾跨海大桥、三峡大坝等都具有高性能混凝土的身影。作为施工技术人员，一方面要把握现在，明确高性能混凝土在施工工艺中的特点，便于合理应用这一技术；另一方面要展望未来，研发和选择新型高质量混凝土，促进我国工程建设的发展。

参考文献

[1]文绪生，李卓越，黄勤真.刍议高性能混凝土的应用[J].科学与财富，2019，28（16）：28-29.

[2]田国豪，聂浩，周明勇.高性能混凝土在道桥建设中的作用[J].新农村建设，2017，26（7）：45-46.