公路工程混凝土高性能化的幾個(gè)細(xì)節(jié)探析

何小剛

（平山縣地方道路管理站，河北 石家莊 050400）

0 引言

高性能混凝土在20世紀(jì)90年代提出以來，因其良好的施工性能、優(yōu)異的耐久性能得到了極大的推廣，尤其隨著其在高速鐵路、客運(yùn)專線鐵路建設(shè)中的大面積推廣，高性能混凝土的性能指標(biāo)、原材料質(zhì)量指標(biāo)、配制技術(shù)、施工技術(shù)及質(zhì)量控制手段均得到了全面的發(fā)展。國(guó)家與各行業(yè)均頒布了一系列有關(guān)高性能混凝土或混凝土耐久性方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，高性能混凝土或混凝土耐久性設(shè)計(jì)、材料、施工、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已基本完善。近年來在高速公路工程建設(shè)中，混凝土工程也明確提出采用高性能混凝土，這對(duì)我國(guó)公路工程混凝土使用壽命的延長(zhǎng)和維護(hù)費(fèi)用的降低是極為有利的。但工程建設(shè)的最終目的是要實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的高性能化而非僅僅實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能化。廉慧珍在《對(duì)“高性能混凝土”的再反思》一文中指出：“高性能混凝土不是混凝土的一個(gè)品種，不是只要有配合比就能生產(chǎn)出來的，而是由包括原材料控制、拌和物生產(chǎn)制備和整個(gè)施工過程來實(shí)現(xiàn)的，是由整個(gè)工程全部環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)、配合而共同得到的耐久的可持續(xù)發(fā)展的混凝土?！盵1]可見高性能的混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)系統(tǒng)的貫穿工程決策、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等整個(gè)工程建設(shè)、使用全過程的工作，在整個(gè)過程中環(huán)節(jié)眾多，如果細(xì)節(jié)處理不好，在任何細(xì)節(jié)上的疏忽極有可能降低高性能的實(shí)現(xiàn)程度，甚至導(dǎo)致失敗。

針對(duì)目前在公路工程高性能混凝土的實(shí)施中容易忽略和混淆的細(xì)節(jié)性問題，分勘察設(shè)計(jì)階段、試驗(yàn)室配制階段、施工控制階段三部分進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

1 勘察設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)體系的選擇

以橋涵工程為例，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要有《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2004）、《公路橋涵施工規(guī)范》（JTG/T F50—2011）、《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07—01—2006）。 其中第一個(gè)為設(shè)計(jì)行標(biāo)，第二個(gè)為推薦性施工行標(biāo)，第三個(gè)為推薦性耐久性技術(shù)行標(biāo)。在實(shí)際工作中常有人認(rèn)為設(shè)計(jì)規(guī)范是強(qiáng)規(guī)，必須執(zhí)行，推薦性標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行中有困難時(shí)可以突破，能執(zhí)行到什么程度就執(zhí)行到什么程度。當(dāng)推薦性標(biāo)準(zhǔn)未列入招標(biāo)文件、設(shè)計(jì)文件、合同文件中時(shí)，不失為一種辦法，但一旦列入上述文件，推薦性標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行，突破推薦性標(biāo)準(zhǔn)的做法必須有專門的試驗(yàn)論證證明。

1.2 環(huán)境作用類別和作用等級(jí)的確定

著名英國(guó)混凝土專家A.M.Neville撰文指出：“不存在一般含義上的耐久性……?；炷猎谝环N條件下耐久了，在另一些條件組合下就可能不耐久?！f某一混凝土是‘耐久的’或‘不耐久的’是錯(cuò)誤的[2]?？梢姯h(huán)境作用類別和作用等級(jí)的確定是何等重要。

《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07—01—2006）將環(huán)境分為7個(gè)大類6個(gè)作用等級(jí)，任何一個(gè)構(gòu)件均應(yīng)從構(gòu)件所處環(huán)境、溫度、濕度、與水接觸程度、凍融情況、受除冰鹽作用情況、土與水的腐蝕情況、大氣污染情況等來確定其環(huán)境類別和作用等級(jí)。對(duì)樁基、承臺(tái)、墩柱等構(gòu)件的確定一般較為明確，應(yīng)對(duì)以下幾種構(gòu)件注意，一是梁體，由于防水層、伸縮縫、濕接縫的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量問題，使得梁體有可能由一般環(huán)境（無凍融、鹽、酸、堿等作用）接觸到除冰鹽環(huán)境和凍融環(huán)境，對(duì)于此問題不能單純以提高環(huán)境等級(jí)來解決，而是應(yīng)加強(qiáng)防排水的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的控制，如設(shè)計(jì)階段增加防水設(shè)施、改善排水設(shè)施、增設(shè)滴水檐，施工階段嚴(yán)控防水層和伸縮縫施工質(zhì)量；二是隧道襯砌混凝土在隧道未貫通的施工階段其受碳化、大氣污染的作用比工程使用后所受大氣污染環(huán)境影響更嚴(yán)重，在考慮作用等級(jí)時(shí)應(yīng)予以加強(qiáng)。

1.3 保護(hù)層厚度的確定

混凝土保護(hù)層厚度的大小不僅關(guān)系著鋼筋與混凝土的粘結(jié)力、構(gòu)件的受力與抗裂，更直接關(guān)系著混凝土耐受碳化、大氣侵蝕、氯鹽侵蝕時(shí)間的長(zhǎng)短。據(jù)統(tǒng)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)破壞中由于保護(hù)層厚度不足引起的約占20%。在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中[3]，鋼筋保護(hù)層多指受力主筋的保護(hù)層，而在耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范中[4]，鋼筋保護(hù)層指的是最外層鋼筋表面距混凝土表面的厚度，即常說的凈保護(hù)層，并且其厚度根據(jù)環(huán)境類別和作用等級(jí)不同有不同的規(guī)定值，該值一般比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的保護(hù)層厚度大。為提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上采用耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的保護(hù)層厚度，但因?yàn)楸Ｗo(hù)層厚度涉及到構(gòu)件本身的結(jié)構(gòu)尺寸、受力分析、抗裂驗(yàn)算，甚至影響整個(gè)工程的標(biāo)高及與其他構(gòu)筑物的銜接，確定保護(hù)層厚度時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)之初就加以考慮，一旦確定后再變動(dòng)會(huì)影響較大。

2 試驗(yàn)室配制階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

2.1 重視對(duì)粗細(xì)骨料粒型和級(jí)配的選擇

粗細(xì)骨料粒型和顆粒級(jí)配是否合適，直接影響水泥混凝土的施工性能、力學(xué)性能、耐久性和經(jīng)濟(jì)效果，但因?yàn)樯笆蠄?chǎng)入行門檻低，市場(chǎng)需求大，有些地方甚至存在一定壟斷性，造成骨料粒型不好、級(jí)配不良的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因而粗細(xì)骨料粒型和顆粒級(jí)配的選定是保證混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在規(guī)范中規(guī)定[5]：“粗骨料應(yīng)采用兩級(jí)配或多級(jí)配，其松散堆積密度應(yīng)大于1500kg/m3；緊密空隙率宜小于40%”也是出于這種考慮。

2.2 漿骨比

目前，為追求良好的流動(dòng)性、泵送性，降低施工勞動(dòng)強(qiáng)度，造成混凝土中細(xì)粉材料組分增加，混凝土的漿骨比增大，而漿骨比的增大不利于混凝土的抗裂和體積穩(wěn)定性。P.K.Mehta認(rèn)為高性能混凝土的漿骨比為35:65時(shí)施工性能、耐久性能、體積穩(wěn)定性最好[6]，在設(shè)計(jì)配合比時(shí)應(yīng)加以注意。在《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》[7]（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）中給出了不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的漿體體積限值：C30-C50（不含C50）漿體體積應(yīng)不大于0.32，C50-C60（含C60）漿體體積應(yīng)不大于0.35，C60以上（不含C60）漿體體積應(yīng)不大于0.38?？稍趯?shí)際配合比設(shè)計(jì)中參考。

3 施工控制階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

3.1 材料穩(wěn)定性

在混凝土施工中，各施工、驗(yàn)收規(guī)范均對(duì)原材料的質(zhì)量指標(biāo)和檢驗(yàn)頻次做了細(xì)致的規(guī)定，這是施工中質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，但僅此遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，各種材料不同批次的質(zhì)量即使在合格基礎(chǔ)上也會(huì)有一定波動(dòng)，尤其是骨料的級(jí)配或粒型的變化，摻合料細(xì)度的變化等，這種波動(dòng)對(duì)混凝土硬化前的施工性能和硬化后的力學(xué)、耐久性均有影響。在混凝土質(zhì)量控制過程中，保持材料性能的基本穩(wěn)定的“維穩(wěn)”工作相當(dāng)重要，這也是日?？刂频闹饕ぷ?，可通過對(duì)粗骨料的分級(jí)比例、砂率、外加劑用量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，來滿足理論配合比的性能要求。

3.2 施工的精細(xì)性

粗放式的施工很難保證混凝土的施工質(zhì)量，混凝土的施工更應(yīng)注重精細(xì)性，但在日常施工中如何落實(shí)，就要注重澆筑、振搗、成型、養(yǎng)護(hù)中的細(xì)節(jié)，落實(shí)細(xì)節(jié)需要有明確細(xì)致的操作規(guī)范，這樣才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的統(tǒng)一性。目前在工程建設(shè)中推行的標(biāo)準(zhǔn)化施工管理是很好的一個(gè)契機(jī)，但標(biāo)準(zhǔn)化不僅僅是硬件設(shè)施和方案文本，更應(yīng)該是落到實(shí)處的標(biāo)準(zhǔn)化。

4 結(jié)語(yǔ)

高性能混凝土的應(yīng)用需要在工程項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、施工全過程，在混凝土材料選擇、配比設(shè)計(jì)、攪拌、運(yùn)輸、振搗、養(yǎng)護(hù)各環(huán)節(jié)中關(guān)注細(xì)節(jié)，落實(shí)細(xì)節(jié)，才能最終實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)性能的提高。

[1]廉慧珍.對(duì)“高性能混凝土”的再反思[J].混凝土世界，2010，（6）：8-11.

[2]A.M.Neville.Consideration of durability of concrete structures:Past,present,and future[J].Materials and Structures,2001,34（3）：114-118.

[3]JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JTG/T B07—01—2006，公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[6]中鐵三局集團(tuán)有限公司.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè) [2010]241號(hào)）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.