淺議高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

周龍華

（廣西河池金城江區(qū)公路管理局　廣西　河池　547000）

淺議高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

周龍華

（廣西河池金城江區(qū)公路管理局廣西河池547000）

本文首先對普通混凝土和高性能混凝土的性能特點進(jìn)行了分析和對比，突出了高性能混凝土的優(yōu)勢。而后闡述了高性能混凝土的施工工藝。隨后著重分析了高性能混凝土在公路和橋梁兩個方面的應(yīng)用，并提出了提高混凝土耐久性的技術(shù)方法。

高性能混凝土；公路橋梁；施工工藝

1　引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多高端科技被運用到公路橋梁工程建設(shè)中，提高了工程質(zhì)量。其中混凝土的質(zhì)量也有大幅度的提高。普通的混凝土由于耐久性不足，彈力差，強(qiáng)度差，易受外界影響發(fā)生變形，不穩(wěn)定等不足，甚至嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。在激烈的建筑市場的競爭下，高性能混凝土應(yīng)時而出，以其高強(qiáng)度，高彈性以及超強(qiáng)的耐久性等優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用到一些大型的公路橋梁工程的建設(shè)中，并成為混凝土產(chǎn)品中的佼佼者。

2　普通的混凝土在應(yīng)用中存在的問題

2.1拉伸強(qiáng)度不足

普通的混凝土是由水泥，碎石或者卵石和水等材料以一定的比例經(jīng)過充分的攪拌而成的。但是水泥，碎石和砂礫材料的脆性較大，抗拉力的性能較差，當(dāng)混凝土受到張拉力或者彎力時，就會出現(xiàn)由于拉應(yīng)力過小的開裂現(xiàn)象。例如，在立交橋的工程中，橋板通常是彎曲的狀態(tài)，就算是在鋼筋可以承受的拉力范圍內(nèi)，混凝土也會有裂縫的問題。

2.2耐久性較差

隨著建筑技術(shù)和生產(chǎn)工藝的急速發(fā)展，普通混凝土的耐久性已經(jīng)不能滿足人們在工程建設(shè)方面的要求，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

2.2.1耐腐蝕欠佳

普通混凝土在酸堿環(huán)境等特殊環(huán)境下，其保護(hù)層會碳化，甚至使原本被混凝土保護(hù)的鋼鐵骨架會被空氣和水腐蝕，從而導(dǎo)致周圍混凝土堿度降低，進(jìn)而削弱了普通混凝土的耐久性。

2.2.2抗?jié)B性差

抗?jié)B性是指混凝土材料對水的抗?jié)B透性能?；炷猎谶@方面性能還是優(yōu)良的。

2.2.3抗凍性差

抗凍性，是指在冰凍的環(huán)境下反復(fù)凍融循環(huán)中混凝土依然能夠保持正常的強(qiáng)度且外觀完整。

工程實踐表明，普通混凝土在0℃以下的時候，會出現(xiàn)膨脹的極速加大從而導(dǎo)致出現(xiàn)變形縫。由此可見，普通的混凝土的抗凍性能是非常差的。

2.3彈性差

彈性是由組成混凝土的各種材料本身的性質(zhì)決定的，雖然它的抗壓強(qiáng)度較高（通常情況下，混凝土抗壓強(qiáng)度在7.5～60MPa）但是它的彈性很差，沒有韌性。所以在公路橋梁負(fù)荷較大并且受力不均勻時，它不能講外力分散開，導(dǎo)致公路橋梁的構(gòu)件超出了受力范圍，從而形成裂縫。

2.4容易發(fā)生變形

變形主要表現(xiàn)在混凝土收縮過程中，由于熱脹冷縮的科學(xué)規(guī)律，混凝土商務(wù)形態(tài)隨之變化，進(jìn)而變形。收縮過程中容易出現(xiàn)物體變形的問題，如果變形的時候收到限制，將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉伸應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力超過了混凝土的拉伸強(qiáng)度，救護(hù)踹安裂縫等變形。

在公路橋梁工程施工時，普通混凝土容易發(fā)生水化反應(yīng)，硬化后混凝土中的水分子蒸發(fā)完全，混凝土成型后的體積比硬化前減小很多，及變形量很大。此時，混凝土表面水分蒸發(fā)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣表面收縮時的應(yīng)力與結(jié)構(gòu)內(nèi)部收縮時的應(yīng)力不一致。當(dāng)表面張力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時，就不可避免的產(chǎn)生收縮裂縫。

3　高性能混凝土的優(yōu)勢與特點

3.1極強(qiáng)的耐久性

高性能混凝土突出的優(yōu)點之一是極強(qiáng)的耐久性。耐久性是通過抗?jié)B性，抗凍性以及抗腐蝕性三個方面來體現(xiàn)的。高性能混凝土不僅能夠抵抗不良?xì)夂蚝铜h(huán)境的長期破壞作用，還能在路面的預(yù)期使用年限內(nèi)，正常工作。這都是普通混凝土望塵莫及的。

3.2超高的強(qiáng)度

高性能混凝土的平均抗壓強(qiáng)度為200MPa，而普通混凝土的平均抗壓強(qiáng)度才是他的一半，從這個數(shù)據(jù)上可看出高性能混凝土擁有超高的強(qiáng)度。因此高性能混凝土可以延長公路橋梁的使用壽命，可以提高路面橋梁的承載能力。

3.3很好的自密實性

高性能混凝土在施工攪拌后，由于其有很好的流動性與很高的抗離析性，展現(xiàn)了很好的自密實性，從而方便施工使用，和提高了施工效率。

3.4不易變形，穩(wěn)定性好

高性能混凝土由于彈性模數(shù)高，材料粗級高，水泥漿體低等原因，高性能混凝土具有很低的變形表現(xiàn)和干縮值。在熱脹冷縮的規(guī)律下，高性能混凝土受溫度的影響較低，變形較小，不易出現(xiàn)裂縫等變形問題。

4　高性能混凝土的施工工藝

（1）高性能混凝土所需水分少，水膠比低，而且在拌合時比較粘稠，所以需要高品質(zhì)的攪拌器具。臥軸式攪拌機(jī)和逆流式攪拌機(jī)均能高效率，高質(zhì)量的完成攪拌工作，當(dāng)采用其他攪拌機(jī)器時，需要進(jìn)行科學(xué)的實驗驗證，以保證其均勻合理。

（2）調(diào)配高性能混凝土：①各種原材料的含量要盡可能的精準(zhǔn)；②出機(jī)口的攪拌物能穩(wěn)定運行，波動要小。要想達(dá)到這兩個必要條件，必須提高稱量設(shè)備的質(zhì)量，還要嚴(yán)格控制砂石的含水量。就算在高端的技術(shù)設(shè)備條件下，操作人員也要時刻觀察混凝土攪拌的粘稠度，在粘稠度發(fā)生變化時，要及時作出對應(yīng)調(diào)整。

(1)優(yōu)化和完善傳統(tǒng)學(xué)分制管理模式。對于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的自主能動性和主動的學(xué)習(xí)能力。在保證學(xué)生所學(xué)專業(yè)滿足培養(yǎng)要求的前提下，支持學(xué)生跨學(xué)科選課：第一，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下或根據(jù)自身興趣在全校學(xué)科范圍內(nèi)選擇感興趣的通識類課程；第二，為了打造一個堅實基礎(chǔ)，可在多專業(yè)下選擇利于自身的課程進(jìn)行研修；第三，可在全面了解自身所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)上，在滿足培養(yǎng)要求的前提下對比較有興趣的專業(yè)課程進(jìn)行選擇和學(xué)習(xí)；第四，學(xué)校鼓勵教師一人開多門課、一門課多人開，學(xué)生可以根據(jù)不同教師教學(xué)風(fēng)格，具體的課程安排，靈活地選擇適合的課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過對傳統(tǒng)學(xué)分制的完善和優(yōu)化，充分對現(xiàn)有的教學(xué)資資源進(jìn)行改革深化。

（3）要科學(xué)的運輸與澆筑高性能混凝土，運輸可以用罐車。其他運輸澆筑設(shè)備比如手推車，就存在操作不便利，運輸困難，不能再額外添加其他外加劑的問題。

（4）高性能混凝土不具有很大的水灰比例，通常泌水少或不泌水，所以在澆筑后要馬上進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)從而來防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。還應(yīng)注意，高性能混凝土膠凝材料用量過大，必須采取保溫措施，來預(yù)防溫度裂縫的出現(xiàn)。

5　高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

5.1在橋梁中的運用

高性能混凝土廣泛應(yīng)用在很多離岸建筑物和橋梁工程中，其中包括長大跨橋梁的拌合物。高性能混凝土具有普通混凝土沒有的優(yōu)勢特征，比如使用壽命長，高強(qiáng)度，高彈性，變形穩(wěn)定性很好，易于澆筑，在搗實過程中不容易離析。還有具有超高的流動性，膠結(jié)性等優(yōu)勢。在橋梁建設(shè)中，能夠持久的發(fā)揮作用。目前，人們不僅僅關(guān)注混凝土的強(qiáng)度，更重要的是混凝土的耐久性和施工后養(yǎng)護(hù)的難易等性能。應(yīng)用這方面較為成功的例子，便是使用壽命為100年的上海東海大橋。在使用的高性能混凝土里加入了礦粉，粉煤灰等重要材料，使混凝土具備了高強(qiáng)度，高彈力，極佳的耐久性而且提高了混凝土的抗腐蝕性能，便于加工，降低了施工難度，并且節(jié)省了2000萬元的建筑材料成本。

5.2在公路中的應(yīng)用

高性能混凝土的耐久性的優(yōu)點極為突出，也因此成為混凝土中的佼佼者。高性能混凝土提高了公路混凝土的等級，協(xié)調(diào)了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。而且它極大地提高了公路基礎(chǔ)的質(zhì)量，保證路基不發(fā)生下沉變形的問題，更好的維持公路原樣。高性能混凝土在耐久性，施工性，穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度等方面都有明顯的優(yōu)勢。所以在公路建設(shè)中特別是冰凍，沖刷和深水侵蝕等惡劣的環(huán)境下，高性能混凝土將會表現(xiàn)很強(qiáng)的耐久性。

6　提高混凝土耐久性的技術(shù)方法

6.1適當(dāng)提高混凝土保護(hù)層的厚度

這是提高工程鋼筋混凝土使用壽命最簡單，最直接，最經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是混凝土保護(hù)層的厚度要適中，不能不受限制的隨意增加厚度，物極必反，當(dāng)保護(hù)層過于厚時，混凝土材料本身的翠星收縮性戶導(dǎo)致混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫，反而降低了對剛進(jìn)的保護(hù)作用。

6.2給混凝土添加保護(hù)涂層

一般的混凝土保護(hù)涂層具有杜絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特性，來達(dá)到延長鋼筋混凝土的使用壽命的。但是大部分保護(hù)涂層在環(huán)境的作用下就會老化，逐漸失去其功能，一般可用5～10年，只能作為輔助措施

6.3化學(xué)原理，陰極保護(hù)

通過引入一個外加陽極或者直流電流來抑制鋼筋電化學(xué)腐蝕的反應(yīng)過程，從而延長混凝土的使用壽命。由于陰極保護(hù)系統(tǒng)的制造，安裝都需要高額的費用且穩(wěn)定性不高。目前很少還很少使用。

6.4使用阻銹劑

阻銹劑是通過提高氯離子使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)表面的氧化物薄膜，來達(dá)到延長鋼筋混凝土的使用壽命，但是使用的劑量過多，增加了工程的成本，所以作為輔助措施來使用。

6.5鋼筋表面采用致密材料涂覆

此方法雖可提高混凝土的耐久性，但是弊大于利。在鋼筋上涂層后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能有所降低，加大了施工的難度，工程成本明顯增加。

7　結(jié)束語

公路橋梁作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，它關(guān)系到交通的順暢和安全。所以高性能混凝土的質(zhì)量與性能應(yīng)該引起有關(guān)部門的高度重視，并且成為工程建設(shè)中重點監(jiān)控的對象。要加強(qiáng)對混凝土各項工作的管理，從調(diào)配方式帶使用管理再到最后的持久維護(hù)，都需要通過科學(xué)的技術(shù)路徑?；炷良夹g(shù)的發(fā)展方向是朝著高流態(tài)和高自密實性方向進(jìn)行，相關(guān)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)也應(yīng)該對公路橋梁混凝土進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。

[1]姚燕，等.高性能混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，7.

[2]張鵬，陳廣明.性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用[J].江西建材，2011（1）：144～155.

[3]搜狗百科.高性能混凝土搜狗百科.高性能混凝土[EB/OL].http：//baike. sogou.com/v599759.htm.

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1673-0038（2015）02-0145-02

2014-11-30

周龍華（1977-），男，工程師，大專，主要從事公路橋梁工作。