公路橋梁施工中高性能混凝土的應(yīng)用分析

酈少義;蘆 杰

摘要:高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向,這種采用優(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、路橋以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。

Abstract: Recently the high-performance concrete is the main direction of development of concrete technology. It is mixed with high quality material which is easy to pour. It also have the advantage of mechanical properties of stable, high early strength with toughness and durability properties of the volume stability of concrete, especially for buildings, road and bridge and the buildings exposed in the harsh environment.

關(guān)鍵詞:橋梁;高性能;混凝土;施工

Key words: bridge; performance; concrete; construction

中圖分類號:U444 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0235-01

1高性能混凝土設(shè)計(jì)研究與廣泛應(yīng)用

高性能混凝土往往被人們與高強(qiáng)度混凝土聯(lián)系起來,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。

隨著對交通運(yùn)輸要求的日益提高,發(fā)展“長壽命低維護(hù)路面”,采用高性能路面混凝土,提高混凝土的抗折強(qiáng)度與耐久性是當(dāng)前路面混凝土的發(fā)展趨勢。

(1)國際化目標(biāo)要求。1997年召開的第十六屆國際混凝土路面會(huì)議,提出路面設(shè)計(jì)不僅要提出平均強(qiáng)度要求,還應(yīng)提出耐久性要求。在未來發(fā)展方向中提出抗拉強(qiáng)度達(dá)17MPa的超高強(qiáng)混凝土,用于鋪筑連續(xù)的混凝土路面。提高混凝土路面表面的致密性、抗?jié)B性都是很重要的,而這是需要通過高性能混凝土來實(shí)現(xiàn)的。(2)高性能路橋路面混凝土的強(qiáng)度。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折強(qiáng)度。使用高性能路面混凝土可以顯著提高路面的承載能力,延長使用壽命或減薄路面的厚度以降低工程造價(jià)。(3)高性能路橋路面混凝土的耐久性高性能路面混凝土的主要特征是具有足夠的耐久性,能夠抵抗氣候和環(huán)境的長期破壞作用,保證在路面的設(shè)計(jì)使用期限內(nèi),混凝土能夠正常工作。(4)高性能路面混凝土的變形性質(zhì)。①干縮路面板表面積很大,蒸發(fā)量大,干縮有可能引起路面板表面產(chǎn)生收縮裂縫,需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù);②抗折彈性模量高性能路面混凝土的抗折彈性模量E,經(jīng)實(shí)測,1級為4.30×104MPa,2級為4.84×104MPa,3級為4.60×104MPa。強(qiáng)度3級的高性能路面混凝土的配合比中,骨料用量較少,粗骨料最大粒徑較小。

2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)物和長大跨橋梁的建造,包括長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長壽命、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2000萬元。不僅效果穩(wěn)定,還能能提前感知混凝土的過度疲勞。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;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)。

3高性能混凝土在公路中的應(yīng)用

高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo),同時(shí)要具有高強(qiáng)、高早強(qiáng)、高施工性(高流動(dòng)、高粘聚性、高可澆注性)等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是:通過對原材料進(jìn)行選擇,優(yōu)化混凝土配比,摻入復(fù)合高效外加劑,同時(shí)摻入一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等,并從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮,以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強(qiáng)混凝土。同時(shí)其耐久性要大大好于普通混凝土。

公路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)公路混凝土的特點(diǎn),結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn),綜合考慮其各方面的性能要求來進(jìn)行開發(fā)研究。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發(fā),不采用滑模攤鋪施工,而采用高流態(tài)(接近自流平),坍落度達(dá)240-270mm的混凝土來施工,則該方法進(jìn)一步豐富了公路高性能混凝土的內(nèi)涵,其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是不可估量的。

4高性能混凝土應(yīng)用的施工工藝

(1)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)過試驗(yàn)驗(yàn)證拌合物的均勻性。(2)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。(3)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,而且也無法進(jìn)行外加劑的后添加。(4)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的產(chǎn)生,由于其膠凝材料用量較大,為防止內(nèi)外溫度過大出現(xiàn)溫度裂縫,必須采取保溫措施。

5從以上幾方面可以看出

(1)公路和橋梁應(yīng)用高性能混凝土的耐久性問題,應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視,從戰(zhàn)略的高度來認(rèn)識這個(gè)問題。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。(2)展公路橋梁高性能混凝土的研究,應(yīng)結(jié)合混凝土自身特點(diǎn)和要求進(jìn)行。但是也應(yīng)該考慮到,隨著混凝土技術(shù)的高流態(tài)、免振自密實(shí)高科技方向的發(fā)展,公路橋梁混凝土施工工藝改革勢在必行。(3)現(xiàn)公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑:應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑,經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等,提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。簡單地說,就是:高強(qiáng)水泥+復(fù)合高效外加劑+優(yōu)質(zhì)礦物摻合料+優(yōu)質(zhì)骨料。

參考文獻(xiàn):

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