高性能混凝土在橋梁工程施工中的應(yīng)用分析

郝松梅

(山西省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司)

混凝土的工程結(jié)構(gòu)隨著技術(shù)進(jìn)步跨度更大、建筑更高、承載力更強(qiáng)。高性能混凝土因其強(qiáng)度高、耐久性好、體積穩(wěn)定等特性被大多數(shù)國家認(rèn)可并廣泛應(yīng)用于大型工程項(xiàng)目，如在公路橋梁、鐵路橋梁、高層建筑中發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢(shì)，并在經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等方面有很好的效果。

1 橋梁工程施工中高性能混凝土的概況分析

1.1 高性能混凝土的特點(diǎn)

(1)強(qiáng)度高

對(duì)于混凝土而言，最根本的要求就是強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。由于混凝土結(jié)構(gòu)各不相同，對(duì)于強(qiáng)度的要求也很難統(tǒng)一。例如，在道路橋梁工程中，要求混凝土的強(qiáng)度非常高，因此，使用高性能混凝土能達(dá)到穩(wěn)固橋梁構(gòu)造的作用。

(2)耐久性高

混凝土耐久性指的是其抵抗化學(xué)腐蝕、大氣作用、磨損等劣化環(huán)境的能力。劣化的誘因主要是混凝土內(nèi)含有部分有害物及水分，因此，混凝土的強(qiáng)密實(shí)性是其高耐久性的有利保障。要獲得混凝土的強(qiáng)密實(shí)性，必須控制水量，少用水泥并摻入高活性礦物質(zhì)，使有害物質(zhì)及水分不被滲入，由此得到混凝土的高耐久性。

(3)適應(yīng)性好

混凝土橋梁工程逐漸向大跨度與高負(fù)荷力方向發(fā)展，要讓混凝土的拌合物具備高性能并且便于澆灌，在施工中不能出現(xiàn)離析現(xiàn)象，能廣泛應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力箱梁、混凝土鋼管拱橋、斜拉橋塔等各類橋梁施工。性能好的混凝土能保證澆灌的質(zhì)量，確保其強(qiáng)度、密實(shí)性、穩(wěn)定性和耐久性。在配置高性能混凝土?xí)r要用大量的細(xì)礦渣并改善其粘性。

(4)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

試驗(yàn)通過油紅O染色檢測(cè)分析了線蟲體內(nèi)脂肪的變化情況。圖6結(jié)果可以直觀的顯示，試驗(yàn)組線蟲的脂肪含量明顯要低于對(duì)照組，且隨著L-阿拉伯糖濃度的不斷增加脂肪含量逐漸減少。這一試驗(yàn)結(jié)果和甘油三酯含量測(cè)定結(jié)果相同，進(jìn)一步說明L-阿拉伯糖具有明顯的降低脂肪合成作用，具有一定的降脂功效。

高性能混凝土比普通水泥的水泥用量少，不但能夠降低減水劑的使用量，而且能節(jié)約水泥使用成本，達(dá)到節(jié)省原材料成本的目的。一些特殊工程，如跨海大橋中使用的混凝土要摻入抗?jié)B劑、抗腐劑等各種外加劑，此外，普通混凝土的耐久性和強(qiáng)度不夠，在使用中容易出現(xiàn)病害，后期維護(hù)費(fèi)高，而高性能混凝土的使用能夠有效節(jié)省這些成本。

(5)環(huán)保性好

高性能混凝土通過減少混凝土的使用，可以節(jié)約在橋梁建筑工程中煤、礦石、砂、水、土地等能源的消耗。此外，能有效減少廢渣和有害氣體的排放，有效降低維護(hù)費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能減排的目的，其環(huán)保性較好。

1.2 橋梁建筑施工中應(yīng)用高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)

(1)高性能混凝土符合施工需要

高性能混凝土具有耐久性好、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是橋梁施工的必須條件，基于這種要求，施工單位設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該把應(yīng)用高性能混凝土納入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃。在橋梁施工過程中使用高性能混凝土不但能使資源發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能縮短施工周期，提高工程效率，大量橋梁工程的實(shí)踐表明，在總荷載中，很大比例的重量是橋梁自身的重量。因此，使用高性能混凝土能夠減輕橋梁自身重量，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性，使截面高度降低;前期就達(dá)到高強(qiáng)度，便可加快進(jìn)度，提高工程效率。

(2)高性能混凝土能提升橋梁跨度

現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)橋梁跨度也提出了新的要求。隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的高速發(fā)展，公路、鐵路橋梁建設(shè)所使用的混凝土也隨之變化，強(qiáng)度等級(jí)不斷提高，這些因素都對(duì)混凝土性能要求更高。在我國大型的跨河、跨江、跨海的橋梁建筑工程中，許多已經(jīng)嘗試使用C50～C60級(jí)泵運(yùn)輸混凝土，如廣東的虎門大橋和江蘇的楊浦大橋等，從對(duì)高性能混凝土使用的回饋情況可以判斷其能夠很好地提升橋梁的跨預(yù)應(yīng)力。

(3)高性能混凝土能延長(zhǎng)橋梁使用年限

在橋梁建設(shè)中使用高性能混凝土不但能讓資源優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，而且對(duì)延長(zhǎng)橋梁的使用年限起到很好的促進(jìn)功效，高性能混凝土能有機(jī)結(jié)合其他建筑原材料，效果大大強(qiáng)于普通的混凝土，所以說高性能混凝土能有效延長(zhǎng)橋梁的使用年限。世界上其他國家的高性能混凝土通常用在跨度大的橋梁建設(shè)工程上。例如日本著名的明石海大橋和加拿大的聯(lián)盟大橋等，其使用壽命均較長(zhǎng)。

2 橋梁工程施工中高性能混凝土的應(yīng)用分析

2.1 橋梁施工中高性能混凝土的配比要求

(1)水泥和骨料之間的配比

高性能混凝土需采用細(xì)度合格、組成合理的高標(biāo)水泥，還應(yīng)盡量選擇水化熱低、需水量小的標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥，如此操作便于挑選超塑化劑且能在較低的水量下具有不錯(cuò)的流動(dòng)性。高性能混凝土對(duì)于骨料的要求與一般混凝土不相同，高性能混凝土要求骨料強(qiáng)度高，通常選用，硬質(zhì)砂巖、花崗巖和石灰?guī)r等，還需要加強(qiáng)對(duì)骨料的表面特征、粒徑、用量等指標(biāo)的控制。

(2)水灰比和高效減水劑

降低水灰比是配置高性能混凝土的有效途徑，這樣能提高混凝土的密實(shí)性，使其耐久性和強(qiáng)度明顯增加。高效減水劑又稱表面活化劑，能使水泥漿流動(dòng)性得到提高，讓混凝土具備高坍落度，同時(shí)也能加速水泥水化作用，提升早期強(qiáng)度。高效減水劑能讓混凝土具備高耐久性、高強(qiáng)度并易于施工的特性。

(3)礦物質(zhì)摻合料

礦物質(zhì)摻和料是高性能混凝土材料的重要組成部分，摻和料可為細(xì)礦渣粉、粉煤灰、硅粉或沸石粉，可并用亦可單獨(dú)添加，其實(shí)質(zhì)在于使混凝土拌合物流變性能得到有效改善，提升混凝土的耐久性和強(qiáng)度。

(4)根據(jù)橋梁特征合理配比

要使橋梁建設(shè)具有穩(wěn)定性和堅(jiān)固性，施工過程中需要注意以下幾點(diǎn):①耐久性，能承受各種自然與人為考驗(yàn)，延長(zhǎng)橋梁使用年限。②標(biāo)準(zhǔn)性，根據(jù)橋梁規(guī)格，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的配比要求。③監(jiān)控性，高性能混凝土需要高質(zhì)量的原料及有效的配比參數(shù)，需要較高的配比精確度。

2.2 橋梁建筑工程中高性能混凝土的施工工藝

(1)高性能混凝土在設(shè)備及原材料上的使用

高性能混凝土在用水量上比傳統(tǒng)的混凝土少，水膠濃度低，拌合過程中易稠，因此在設(shè)備的選擇上應(yīng)該用性能好的攪拌設(shè)備，為了確保能在短時(shí)間內(nèi)使攪拌均勻，應(yīng)該采用臥軸式的攪拌機(jī)或者逆流式的攪拌機(jī)。高性能混凝土在制備的過程中，必須確保原材料精準(zhǔn)計(jì)量，還應(yīng)使出機(jī)口的拌合物運(yùn)行穩(wěn)定，波動(dòng)幅度小，確保稱重裝置和堆料符合標(biāo)準(zhǔn)，注意控制砂石的含水量，定期測(cè)試攪拌設(shè)備的含水量，施工人員要著重關(guān)注攪拌中的混凝土，以便其稠度發(fā)生變化時(shí)能及時(shí)調(diào)整。

(2)高性能混凝土的運(yùn)輸及維護(hù)措施

橋梁施工中運(yùn)輸高性能混凝土要采用泵送和罐車的方式進(jìn)行，傳統(tǒng)手推車的運(yùn)輸方式不僅施工難度大，也不利于后期添加外加劑的操作。由于高性能混凝土水灰比相對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土少，經(jīng)常不泌水或者泌水少，因此澆筑后要立即實(shí)施濕養(yǎng)護(hù)，防止產(chǎn)生收縮性裂縫。高性能混凝土在制作過程中需要使用大量的凝膠材料，必須實(shí)行保溫措施以防止內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫。橋梁公路建筑中的高性能混凝土應(yīng)添加優(yōu)質(zhì)的礦物料和高效的外加劑來改良混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升其耐磨性、耐久性等性能。此外，高性能混凝土在建筑橋梁中的耐久性也應(yīng)受到相關(guān)主管部門重視，從戰(zhàn)略角度重新考量這些問題，研究橋梁建筑中高性能混凝土也要結(jié)合實(shí)際要求與自身特性進(jìn)行。

3 橋梁工程施工中應(yīng)用高性能混凝土應(yīng)注意的問題

3.1 嚴(yán)格把關(guān)原材料的質(zhì)量

高性能混凝土需采用性能穩(wěn)定的常用硅酸鹽水泥或者級(jí)數(shù)超過52.5的硅酸鹽水泥進(jìn)行配制，采用的立方體巖石抗壓度大于1.5倍強(qiáng)度混凝土的粗骨料碎石，選料要干凈，粒型好;細(xì)骨料應(yīng)該采用的中砂細(xì)度模數(shù)要大于2.6，含泥量不超過1％并且具備良好的級(jí)配。

3.2 保證高性能混凝土的流動(dòng)性

加入高效的減水劑以改善混凝土的和易性，降低水灰比，加強(qiáng)流動(dòng)性;為確?；炷脸鰴C(jī)后3h之內(nèi)的坍落損失度不高于15％，需加入特別的保塑成分;粗骨料應(yīng)該采用良好級(jí)配的碎卵石，其直徑在5～20mm之間，采用中砂作為細(xì)骨料，有效提高混凝土的保水性和黏性。

3.3 降低混凝土的水化熱

水化熱就是水與水泥發(fā)生反應(yīng)時(shí)釋放的熱量，高性能混凝土的凝膠含量高，因此具有高水化熱，使得高性能混凝土容易出現(xiàn)裂縫，這對(duì)于的性能產(chǎn)生了很大的影響?？梢酝ㄟ^以下途徑改善水化熱:降低水泥的使用量或加入優(yōu)質(zhì)摻合料、緩凝劑、保塑劑以及減水劑等。

3.4 加強(qiáng)高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

高性能混凝土的材料內(nèi)部水分不足，水灰比低，而且表面凝固后便失水，產(chǎn)生裂縫。因此需要對(duì)高性能混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采取灑水，覆蓋等措施，從而防止混凝土因施工中的溫度變化而產(chǎn)生裂縫，提高混凝土的耐久性和強(qiáng)度。

綜上所述，高性能混凝土因其耐久性好、強(qiáng)度高、環(huán)保性好及經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等特征廣泛運(yùn)用于橋梁建筑工程中。為了使高性能混凝土相當(dāng)于普通混凝土的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，應(yīng)該加強(qiáng)橋梁建筑工程中控制原材料的質(zhì)量，優(yōu)化配比，并對(duì)混凝土及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以此保證高性能混凝土的抗?jié)B性、強(qiáng)度、耐久性等特性，提升工程質(zhì)量，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。

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