橋梁隧道高性能混凝土配合比優(yōu)化

陳細(xì)蓮

摘 要：在高速鐵路項(xiàng)目不斷增多的背景下，橋梁隧道工程的數(shù)量也愈來(lái)愈多，目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)在橋梁隧道施工工程中大規(guī)模應(yīng)用高性能混凝土。高性能混凝土是由各種原材料按照一定的配合比混合拌制而成的，配合比設(shè)計(jì)工作對(duì)高性能混凝土的性能有著巨大的影響。

關(guān)鍵詞：橋梁；隧道；高性能混凝土

現(xiàn)階段，高性能混凝土在橋梁隧道建設(shè)項(xiàng)目中使用頻率較高，有效地延長(zhǎng)了橋梁隧道的使用壽命，并保障了橋梁隧道的安全。在拌制高性能混凝土的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采用最佳配合比，如此方能在保障混凝土性能的前提下最大程度地節(jié)約生產(chǎn)成本。配合比優(yōu)化工作不僅能夠有效地延長(zhǎng)橋梁隧道整體結(jié)構(gòu)的使用壽命，還能在一定程度上提升施工效率。

1 S工程概況

S工程為國(guó)家重點(diǎn)高速鐵路項(xiàng)目，全線長(zhǎng)450千米，線路要通過(guò)山區(qū)，為此必須要建造大量的橋梁與隧道。經(jīng)過(guò)建模分析與計(jì)算，確定工程大概需要使用30萬(wàn)立方米的高性能混凝土。為了保障工程的質(zhì)量，最大限度地延長(zhǎng)橋梁隧道的使用壽命，需要優(yōu)化工程所用高性能混凝土的配合比。

2 高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)要求

高性能混凝土配合比優(yōu)化工作涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、具有較高的難度，所以在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中，技術(shù)人員必須綜合考慮配合比的設(shè)計(jì)要求。通常情況下，30年、60年以及100年等時(shí)間節(jié)點(diǎn)是混凝土的使用年限。不同環(huán)境下的高性能混凝土的性質(zhì)要有所不同，如果高性能混凝土將被用于強(qiáng)酸環(huán)境中，則配合比優(yōu)化工作要確?；炷凛^強(qiáng)的抗酸能力。依照高性能混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境類(lèi)型與作用等級(jí)開(kāi)展相應(yīng)的配合比優(yōu)化工作，通常情況下，在碳化環(huán)境下為T(mén)1～T3，腐蝕環(huán)境下為M1～M3，化學(xué)環(huán)境下為H1～H4。

不同工程對(duì)高性能混凝土的作用等級(jí)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)與使用時(shí)間等參數(shù)的要求有所差異，所以技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程對(duì)混凝土性能指標(biāo)的要求來(lái)確定高性能混凝土各類(lèi)原料的配合比例。

3 做好配合比原料檢驗(yàn)工作

石子是高性能混凝土的主要原材料，因此施工人員必須要細(xì)致地檢查所用石子的質(zhì)量。經(jīng)驗(yàn)表明，石子的堿活性以及氯離子含量會(huì)對(duì)石子的性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，就目前情況而言，大部分石場(chǎng)并不會(huì)提供石子堿活性與氯離子含量檢驗(yàn)報(bào)告，所以技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)主動(dòng)展開(kāi)針對(duì)石子的堿活性與氯離子含量檢測(cè)工作.

除此之外，還需要做好砂子與碎石的取樣檢查工作。技術(shù)人員應(yīng)將采集的試樣送至權(quán)威檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行檢測(cè)，試樣檢查工作的主要目的也是了解材料的堿活性與氯離子含量。各種原材料可能夾雜著一定量的放射性物質(zhì)以及有毒物質(zhì)，因此要及時(shí)開(kāi)展混凝土有害物質(zhì)與有毒物質(zhì)檢測(cè)與計(jì)算工作，從而確保施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全與混凝土的性能。

4 高性能混凝土配合比初次確定工作

4.1 摻合料的確定。高性能混凝土摻合料的確定工作非常重要，其質(zhì)量甚至決定了混凝土的最終質(zhì)量?；炷恋牧W(xué)性能、工作性能、所處環(huán)境條件以及耐久性能等指標(biāo)是混凝土摻合料確定工作需要考慮的因素，整個(gè)摻合料確定工作需要在相應(yīng)的技術(shù)框架與施工規(guī)范中進(jìn)行。S工程中，施工單位要求技術(shù)人員嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)的混凝土摻合料規(guī)定，在施工過(guò)程中，技術(shù)人員在每一道投料工序完畢后都詳盡地記錄了摻料的重量與投放時(shí)間，并將數(shù)據(jù)以書(shū)面形式保存。

4.2 集料級(jí)配、單位用水量以及最佳砂含量的確定工作。在進(jìn)行石子拌和操作前，需要從堆中與成品料中取樣石子，在拌和工作結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)石子的松散密度以及緊密度進(jìn)行檢查測(cè)算。集料級(jí)配確定工作應(yīng)當(dāng)小心細(xì)致、科學(xué)規(guī)范，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，技術(shù)人員必須要充分結(jié)合施工工藝狀況與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)確定最大顆粒的直徑。

4.3 單位用水量的確定。水作為一種無(wú)機(jī)溶劑，是高性能混凝土的重要組分。高性能混凝土單位用水量確定工作的質(zhì)量直接影響成品的膠著度與密實(shí)性。單位用水量確定工作要兼顧最高水灰比、最佳膠凝材料以及鋼筋混凝土使用量的設(shè)計(jì)。S工程中，施工單位安排了富有經(jīng)驗(yàn)的施工人員負(fù)責(zé)單位用水量確定工作，在正式調(diào)配工序開(kāi)啟前進(jìn)行了大量的試配工作，最終確定了最佳單位用水量數(shù)據(jù)。

4.4 最優(yōu)砂含量的確定。砂石的含量影響著高性能混凝土的強(qiáng)度，技術(shù)人員必須依照高性能混凝土施工工藝標(biāo)準(zhǔn)與要求以及膠凝材料使用量等因素來(lái)展開(kāi)最佳砂含量的確定工作。

5 混凝土試拌配合比的確定

5.1 基本要求。（1）減水劑的選擇。為了有效提升高性能混凝土的工作性能并大幅延長(zhǎng)其使用壽命，應(yīng)當(dāng)在混凝土中摻入適量的減水劑。大量事實(shí)表明，聚羧酸減水劑的性能頗佳，成本也相對(duì)適中，因此建議在混凝土中摻合聚羧酸減水劑。（2）膠凝料含量控制。不同等級(jí)的高性能混凝土所用的膠凝料重量有所差異。通常情況下，對(duì)C30之下的混凝土而言，每立方米的膠泥料重量不得大于400千克。如果混凝土的等級(jí)在C50以上，此時(shí)每立方米的膠凝料重量與C30混凝土相比要有所提高，但同時(shí)也不得大于500千克。除此之外，如果混凝土的級(jí)配處于C35至C40之間，則每立方米的膠凝料重量不得大于450千克。（3）粉煤灰等原料摻合比例的確定。粉煤灰、礦渣粉以及硅灰等物質(zhì)是高性能混凝土的原料，不同類(lèi)型的高性能混凝土中上述原料的含量有所差異。一般來(lái)說(shuō)，如果制作在嚴(yán)寒環(huán)境下的高性能混凝土，則混凝土中粉煤灰的含量最好不要大于30%。礦物摻合料一般占總膠凝材料量的20%至50%為佳。高性能混凝土拌制過(guò)程中通常需要使用多種類(lèi)型的礦物摻合料，為了確?；炷恋馁|(zhì)量，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展礦物摻合料比例試驗(yàn)工作。（4）氯離子含量的控制。氯離子含量計(jì)算與控制是保障預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的主要手段。通常情況下，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子含量低于膠凝材料總量的0.06%最佳。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)當(dāng)確保氯離子含量不高于膠凝材料總量的0.1%。

5.2 混凝土配合比的計(jì)算。（1）有害物質(zhì)的計(jì)算?；炷林杏泻ξ镔|(zhì)劑量超標(biāo)會(huì)影響混凝土的性能，所以要做好混凝土有害物質(zhì)的計(jì)算與控制工作。業(yè)界將混凝土中的氯離子與堿離子定義為有害物質(zhì)。判斷混凝土配合比正確與否或者配合比優(yōu)化質(zhì)量是否可靠的有效途徑之一便是計(jì)算混凝土中有害物質(zhì)的含量，如果有害物質(zhì)劑量超標(biāo)，則說(shuō)明混凝土的配合比不合理。（2）混凝土的試配與調(diào)整。水灰比確定工作的主要依據(jù)是各類(lèi)原材料的檢測(cè)數(shù)據(jù)，試拌工作要在合理的理論框架下進(jìn)行。做好對(duì)拌合物的性能檢查工作，主要對(duì)象是拌合物的泌水率、擴(kuò)展度、含氣量以及凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)。對(duì)諸如單位用水量、含砂率等數(shù)據(jù)開(kāi)展調(diào)整工作的過(guò)程中，要確?；炷了冶炔话l(fā)生改變。（3）配合比的優(yōu)化。對(duì)膠凝材料使用量進(jìn)行合理的組合是高性能混凝土配合比優(yōu)化的主要目標(biāo)。對(duì)于高性能混凝土而言，良好的工作性能與強(qiáng)度是必要條件，因此配合比優(yōu)化需要在確保上述條件穩(wěn)定的前提下提高混凝土的耐性指標(biāo)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)高性能混凝土配合比優(yōu)化工作的主要內(nèi)容是調(diào)整膠凝材料量、粉煤灰總量以及礦渣粉摻量。以下是高性能混凝土配合比數(shù)據(jù)范例：

橋梁承臺(tái)以及隧道襯砌等工程所用的C30混凝土配合比：水泥：粉煤灰：細(xì)集料：礦粉：減水劑：粗集料：水=186：149：856：37：4.09：1014：160。橋梁支撐結(jié)構(gòu)所用C70混凝土水灰比在0.26至0.28時(shí)性能最佳。在支座墊石以及現(xiàn)澆梁中應(yīng)用的C60混凝土配合比；水：水泥：砂：石子=178.262：536.508：672.663：1042.567。

6 結(jié)語(yǔ)

高性能混凝土應(yīng)用廣泛、效果卓越，對(duì)我國(guó)的發(fā)展作出了積極的貢獻(xiàn)，為此應(yīng)當(dāng)做好高性能混凝土質(zhì)量控制與配合比優(yōu)化工作，不同環(huán)境下的高性能混凝土需使用不同的配合比，技術(shù)人員應(yīng)努力提升自身綜合素質(zhì)，善于總結(jié)借鑒經(jīng)驗(yàn)，如此方能最大程度地保障高性能混凝土配合比優(yōu)化工作的質(zhì)量。

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