高性能混凝土在道路橋梁工程施工中的應(yīng)用

鄭 方

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030012)

在以往的橋梁建設(shè)中，混凝土作為最常用施工材料，其強度是工程設(shè)計與施工重要控制指標(biāo)之一，對于耐久性并未提出較高要求，對高性能混凝土而言，它是以工程所處環(huán)境為依據(jù)，將耐久性視作重點控制對象，且具有良好適應(yīng)性的新混凝土類型。

1 高性能混凝土介紹

相較于普通混凝土，它具有以下特點：

(1)由于摻加了超細(xì)礦物質(zhì)粉及高效減水劑，所以高性能混凝土的用水量很低，并能減小其內(nèi)部空隙，這樣能使成型的結(jié)構(gòu)長時間保持安全穩(wěn)定。

(2)對于混凝土的抗凍融性，它是衡量混凝土耐久性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，我國大部分地區(qū)四季分明，冬夏兩季溫差較大，作為適應(yīng)性出色的高性能混凝土，應(yīng)能適應(yīng)這種環(huán)境要求，因此其抗凍融性必定符合要求。生產(chǎn)中摻加一定量引氣劑，通過封閉氣孔的適量引入，能對應(yīng)力與滲透作用予以緩沖，進而提高抗凍性性能。

(3)在工作性方面，首先是坍落度不容易發(fā)生變化，因粘度相對較大，振搗時，粗集料不會快速沉降，振搗相同的時間，其沉降的距離相比較短，且均勻性與穩(wěn)定性均較好。另外，因其水灰比很小，含有的自由水也很少，所有能有效防止泌水和離析。

(4)在體積穩(wěn)定性方面，它指的是受到物理或化學(xué)作用后，體積發(fā)生變化幅度較小的能力。硬化初期，高性能混凝土的水化熱不會很高，同時在硬化之后只會發(fā)生很小的變形，所以其體積穩(wěn)定性良好。

(5)對于混凝土強度，它是疲勞、抗壓、抗拉和抗折的統(tǒng)稱。作為目前最常用的非均質(zhì)材料，它的強度會受到很多因素的影響，而且不同的強度間還具有相互關(guān)系。當(dāng)混凝土的水灰比減小時，其強度將增大?；诖?，高性能混凝土通過對高效減水劑的使用對水泥分散能力予以改善，起到提高減水率，進而增加強度的作用。另外，摻加適量超細(xì)礦物對水泥中存在的空隙進行填充，有效改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，保證其強度與密實度。

綜上，正是由于高性能混凝土具備以上優(yōu)勢特點，所以其經(jīng)濟性良好，一方面可以減少維修費用，有效延長結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的使用壽命；另一方面可以減小結(jié)構(gòu)尺寸，降低自重，提供更大的使用空間。

2 道路橋梁施工中高性能混凝土的應(yīng)用

2.1 工程概況

某擬建道路橋梁工程的墩柱、承臺、蓋梁、上部結(jié)構(gòu)、橋面系均采用高性能混凝土，其強度等級分為三種，即Ca35、Ca40和Ca50。

2.2 原材料

(1)水泥

水泥對混凝土而言是不可替代的膠凝材料，本工程采用普硅水泥，其比表面積按300～350 m2/kg嚴(yán)格控制，且鋁酸三鈣實際含量應(yīng)控制在8%以內(nèi)。

(2)高效減水劑與引氣劑

如前所述，為減少含水量和提高流動性與強度，需要向混凝土中摻加適量高效減水劑。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，高效減水劑的含氣量應(yīng)控制在3%以內(nèi)。對于引氣劑，其性能需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；完成拌和后，混凝土的氣泡應(yīng)保持均勻和細(xì)小，使含氣量處于4%～6%以內(nèi)。另外，高效減水劑和引氣劑必須分別摻加。

(3)集料

高性能混凝土中，集料應(yīng)避免堿集料反應(yīng)。進場前，應(yīng)對集料實施專門的檢查試驗，經(jīng)試驗確認(rèn)合格后才能批準(zhǔn)進場。集料分細(xì)集料與粗集料，其中，細(xì)集料以質(zhì)地堅硬、有良好級配且空隙率相對較小為準(zhǔn)選擇，以細(xì)度模數(shù)在2.6～3.2范圍內(nèi)的干凈河砂為宜；粗集料按質(zhì)地堅硬且勻稱、粒形適宜、級配合理等要求選擇，其技術(shù)指標(biāo)必須滿足現(xiàn)行規(guī)范提出的各項要求。

(4)礦物摻合料

為使混凝土具有符合要求的密實性，還需要向混凝土中摻加數(shù)量的礦物摻合料，如分粉煤灰、硅粉和磨細(xì)礦渣粉。本次主要使用粉煤灰，其質(zhì)量應(yīng)達到以下要求：(1)細(xì)度：當(dāng)強度等級為C50以上時，不能超過12%，當(dāng)強度等級小于C50時，不能超過25%；(2)需水量比：當(dāng)強度等級為C50以上時，不能超過92%，當(dāng)強度等級小于C50時，不能超過105%；(3)燒失量：當(dāng)強度等級為C50以上時，不能超過5%，當(dāng)強度等級小于C50時，不能超過8%；(4)氯離子含量：不能超過0.02%；(5)含水量：不能超過1%；(6)硫酸鹽含量：不能超過3%；(7)安定性：不超過5.0；(7)游離態(tài)氧化鈣的含量：當(dāng)為F類時，不能超過1%，當(dāng)為C類時，不能超過4%。

(5)拌和與養(yǎng)護用水

不能使用海水、污水與pH值在5以內(nèi)的水，且氯離子含量不能超過200 mg/L，硫酸鹽含量不能超過500 mg/L。

2.3 配合比設(shè)計

過去主要是根據(jù)強度等級要求對水膠比進行計算，對于高性能混凝土，需要根據(jù)耐久性要求，結(jié)合環(huán)境作用等級進行水膠比的確定，對膠凝材料的最低用量與摻合料比例進行控制。配合比需要綜合考慮包含施工工藝、環(huán)境、材料品質(zhì)等在內(nèi)的各項因素，由各參與方經(jīng)計算和試驗確定。

2.4 計量、拌和

對原材料的投放通過電子計量進行，嚴(yán)格按照配合比來計算和稱量。除集料以外的其它原材料，質(zhì)量誤差不能超過±1%，集料的質(zhì)量誤差不能超過±2%。生產(chǎn)中應(yīng)對工藝、配合比及投料的方式都進行嚴(yán)格控制。在冬季進行施工時，需要對各類原材料進行適當(dāng)?shù)募訜峄虮亍?/p>

2.5 運輸、澆筑

對混凝土進行運輸時，應(yīng)選擇平坦的道路，減少運轉(zhuǎn)次數(shù)，縮短運輸?shù)臅r間，避免由于振動過度導(dǎo)致離析。所用運輸設(shè)備應(yīng)能滿足凝結(jié)時間要求，并與澆筑的速度相適應(yīng)，以確保澆筑能夠順利且連續(xù)的進行。

將混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場后應(yīng)盡快澆筑，減少放置的時間，同時這也是混凝土施工重要工序，對結(jié)構(gòu)質(zhì)量有很大影響。結(jié)構(gòu)成型后，其表面應(yīng)保持平整與光滑，尺寸、鋼筋與各類預(yù)埋件所處位置應(yīng)準(zhǔn)確無誤。澆筑開始前，應(yīng)先對混凝土實施高速攪拌，持續(xù)1～2 min，檢查確認(rèn)混凝土達到勻化后開始澆筑。若減水劑的消泡不徹底，將在表面產(chǎn)生若干大氣泡，所以需要對減水劑實施消泡，之后再進行引氣。與此同時，還要對澆筑高度進行嚴(yán)格控制，通常每層不能超過30 cm。在倒角處等氣泡難以排出的部位，需要在原基礎(chǔ)上減小一定澆筑高度，通常每層不能超過20 cm。

在混凝土澆筑的同時還應(yīng)做好振搗，通過振搗使混凝土達到均勻。一般都使用插入式振搗棒進行振搗，操作時遵循快插慢拔的基本原則，對上一層進行振搗時，應(yīng)將振搗棒插入下一層5 cm，以此消除兩層接縫，形成一體。

2.6 養(yǎng)生

澆搗成型后，立即使用土工布進行覆蓋開始養(yǎng)生。針對預(yù)制的梁板，則可進行噴淋養(yǎng)生，根據(jù)環(huán)境與實際情況確定適宜的噴淋次數(shù)；針對墩柱等結(jié)構(gòu)，可使用塑料布來覆蓋，防止水分大量散失；橋面的鋪裝也要做好覆蓋，及時進行澆水，以免產(chǎn)生裂縫。對構(gòu)件進行養(yǎng)生時，水不能使用被污染過的河水與地下水，并防止溫度突然降低而開裂。在冬季施工過程中，一般采用蒸汽方法進行養(yǎng)生，此時需要將靜停時間延長到24 h，在靜停的時間范圍內(nèi)，養(yǎng)護環(huán)境溫度按5 ℃～20 ℃控制；如果必須采用加熱的方法進行養(yǎng)生，需要注意將煙霧排放至室外，以免造成碳化，對混凝土成型后的耐久性造成影響。

3 結(jié)束語

綜上所述，高性能混凝土的合理應(yīng)用能在滿足橋梁工程質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，延長各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用壽命，減少后期維護成本，提高工程經(jīng)濟效益，值得大范圍推廣應(yīng)用。