高性能混凝土在路橋工程中的應(yīng)用

管文俊

摘 要：高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，別適用于高層建筑、公路橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。在此主要談一下高性能混凝土發(fā)展中存的問(wèn)題及其在路橋工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 公路 橋梁 高性能混凝土 耐久性 高強(qiáng)度

高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土，必須采用嚴(yán)格的施工工藝，采用優(yōu)質(zhì)材料配制，便于澆搗、不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強(qiáng)度高、具有韌性和體積穩(wěn)定性等性能的耐久的混凝土，特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性，引起了國(guó)內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。

一、高性能混凝土發(fā)展中所面臨的問(wèn)題

高性能混凝土為一種能滿足特殊性能和特殊用途的混凝土，僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護(hù)等措施達(dá)不到高性能混凝土的要求，而是必須通過(guò)提高澆筑、搗實(shí)的方法來(lái)提高混凝土的長(zhǎng)期力學(xué)性能、初期強(qiáng)度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。高性能混凝土往往被人們將其與高強(qiáng)度混凝土聯(lián)系起來(lái)，其實(shí)質(zhì)高性能混凝土不僅僅是高強(qiáng)度，而且具有相當(dāng)高的剛度、彈性模量和耐久性，普遍混凝土不能長(zhǎng)久作用，如許多混凝土車路在不該開裂的地方開裂或者由于冰凍和融化而剝落；許多橋面遭受嚴(yán)重破壞；許多混凝土橋梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免這些不該發(fā)生的事故。

（一）高性能混凝土是否一定要高性

高性能混凝土又被人們稱為3高混凝土，其中一高就是高工作性。但是不是只有高工作性才是高性能混凝土呢?誠(chéng)然混凝土拌合物的流動(dòng)性從10年前普遍的70～90 mm發(fā)展到現(xiàn)在大量預(yù)拌混凝土的180—200 mm，甚至已經(jīng)有自密實(shí)的混凝土的澆筑，這也是混凝土技術(shù)的一種進(jìn)步：減輕了振搗的勞動(dòng)量，推動(dòng)了預(yù)拌混凝土的發(fā)展，并大大減少了“蜂窩”、“狗洞”等質(zhì)量事故，提高了混凝土的勻質(zhì)性。但高的工作性一般是在提高混凝土漿體含量的情況下產(chǎn)生的，漿體含量的提高也就意味著混凝土開裂的可能性增加，同時(shí)，高的流動(dòng)性也將使混凝土澆筑時(shí)容易振搗離析。

（二）高性能混凝土的開裂問(wèn)題

高性能混凝土的出現(xiàn)，給土木工程界最直接的沖擊是對(duì)混凝土耐久性的重視有所加強(qiáng)了，粉煤灰、礦渣等摻合料的使用增多了，預(yù)拌混凝土更普遍了。目前上海、北京、沈陽(yáng)已能供應(yīng)C80以上商品預(yù)拌混凝土，實(shí)際上我國(guó)部分地區(qū)的混凝土企業(yè)目前已經(jīng)具備了供應(yīng)超高強(qiáng)商品混凝土的能力。但是，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外卻發(fā)生較多“高性能混凝土”結(jié)構(gòu)開裂，特別是早期開裂的問(wèn)題。由于高性能混凝土一般具有高膠凝材料用量、低水膠比與摻人大量活性摻合料等配制特點(diǎn)，致使高性能混凝土的硬化特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同傳統(tǒng)的普通混凝土相比具有很大的差異，隨之帶來(lái)了它的早期體積穩(wěn)定性差、容易開裂等問(wèn)題。而混凝土的裂縫正是在使用階段環(huán)境侵蝕性介質(zhì)侵入的通道，進(jìn)而削弱其耐久性。高性能混凝土在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)踐表明，早期開裂問(wèn)題已成為制約其在工程中應(yīng)用的重要因素。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解決的問(wèn)題。

三、高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用

高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長(zhǎng)大跨橋梁的建造，包括長(zhǎng)大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性，具有易于澆注、搗實(shí)而不離析、高超的、能長(zhǎng)期保持的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下壽命長(zhǎng)、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用，延長(zhǎng)橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)計(jì)壽命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇，成為特殊的摻和材料，使海工混凝土既有高強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節(jié)約材料成本2000萬(wàn)元。不僅效果穩(wěn)定，還能能提前感知混凝土的過(guò)度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：（1）跨徑更長(zhǎng)；（2）主梁間距更大；（3）構(gòu)件更薄；（4）耐久性增強(qiáng)；（5）力學(xué)性能加強(qiáng)。

四、高性能混凝土在公路中的應(yīng)用

高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境，高性能混凝土在公路應(yīng)用中，其耐久性優(yōu)點(diǎn)極為突出，一方面它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉；另一方面需解決公路混凝土強(qiáng)度等級(jí)低，水泥用量少，從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。

五、高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的施工工藝

（一）由于高性能混凝土用水量少，水膠比低，拌合時(shí)較稠，因此需要采用拌合性能好的攪拌設(shè)備。臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)能在較短時(shí)間內(nèi)將其攪拌均勻，采用其他設(shè)備時(shí)須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證拌合物的均勻性。

（二）制備高性能混凝土?xí)r，各種原材料的計(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機(jī)口拌合物的工作度穩(wěn)定，波動(dòng)小，除對(duì)堆料和稱量裝置有較高要求外，一個(gè)重要的控制因素是砂石含水量，即使攪拌設(shè)備上裝有先進(jìn)的含水量測(cè)定及控制設(shè)備，操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土，在其稠度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，及時(shí)加以調(diào)整。

（三）高性能混凝土運(yùn)輸與澆筑宜采用罐車和泵送，用手推車運(yùn)輸及澆筑時(shí)不僅操作困難，而且也無(wú)法進(jìn)行外加劑的后添加。

（四）由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，須在澆筑后立即進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，以防止塑性收縮裂縫產(chǎn)生，由于其膠凝材料用量較大，為防止內(nèi)外溫度過(guò)大出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取保溫措施。

公路和橋梁應(yīng)用高性能混凝土的耐久性問(wèn)題，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視，從戰(zhàn)略的高度來(lái)認(rèn)識(shí)這個(gè)問(wèn)題。開展公路橋梁高性能混凝土的研究和開發(fā)具有重要的意義。 ◆

參考文獻(xiàn)：

［1］馮乃謙，普通混凝土、高強(qiáng)混凝土與高性能混凝土[J]建筑技術(shù)，2004