海工高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

李子宣

摘要：在國內(nèi)外已建沿海橋梁工程中，很多橋梁結(jié)構(gòu)的破壞主要原因來自于混凝土的病害，因此混凝土耐久性研究已變的刻不容緩。本文以海洋Ⅲ類環(huán)境為切入點(diǎn)，就海工高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：海工高性能混凝土；配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)；公路橋梁建設(shè)；應(yīng)用

高性能混凝土相比較其它的混凝土而言，抗壓強(qiáng)度不在是單一評價(jià)指標(biāo)，其擁有高質(zhì)量、高耐久性、高強(qiáng)度、高工作性等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于海港工程鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、浪賤區(qū)以及水位變動區(qū)及大氣區(qū)。在現(xiàn)階段的公路橋梁的施工中尤其是海洋環(huán)境，海工高性能混凝土因其低成本、高耐久性的特點(diǎn)而受到廣泛青睞，代表未來混凝土發(fā)展的一種趨勢，這就要求相關(guān)的施工技術(shù)人員對于海工高性能混凝土進(jìn)行更深層次的分析研究，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和社會效益的雙贏。

1.海工高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在海工高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)中，混凝土的氯離子滲透性和含氣量是兩個(gè)重要參數(shù)，抗壓強(qiáng)度不再是單一評價(jià)指標(biāo)。本文以甬臺溫高速公路復(fù)線溫州靈昆一閣巷段土建工程海工混凝土配合比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，根據(jù)基本要點(diǎn)進(jìn)行分析，通過基本原則的了解，已達(dá)到熟練掌握海工高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的：

1.1細(xì)骨料采用公稱粒徑在5.00mm以下的中砂，要質(zhì)地堅(jiān)固、級配優(yōu)良、粒形良好，對進(jìn)場黃砂進(jìn)行氯離子含量測定，確保其符合規(guī)范要求。粗集料應(yīng)采用反擊破施工工藝，確保其粒形與膠凝材料具有良好的粘結(jié)特性，C50及以上的混凝土粗集料應(yīng)水洗。

1.2強(qiáng)度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥是配制海工耐久性混凝土的首要選擇，要堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低且熟料中C3A含量宜在6%～12%兩個(gè)基本選用原則，為有效防止混凝土裂縫病害的產(chǎn)生，新進(jìn)場水泥應(yīng)用取樣器分上中下三層混合取樣，測定水泥溫度不得超過60℃。

1.3配制海工混凝土應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)高效的聚羧酸類高性能減水劑，生產(chǎn)廠家應(yīng)具有母液合成能力，以達(dá)到降低混凝土單方用水量和水膠比的目的。

1.4提高礦物摻合料的摻配比例，有利于提高混凝土的和易性及現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物的密實(shí)程度，從而提高其抗氯離子滲透性能。在滿足單方混凝土中膠凝材料用量的情況下，盡可能提高摻合料和骨料的用量，嚴(yán)格控制硅酸鹽水泥摻配比例，以降低混凝土水化熱溫升，提高體積穩(wěn)定性。

海工高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)耐久性是核心，抗凍性與抗?jié)B性是前提，混凝土力學(xué)性能指標(biāo)是根本?？紤]到混凝土的耐久性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)采用水膠比和膠凝材料用量的雙重控制（單方混凝土的用水量宜控制在130～160kg/m3），如下表1所示：

根據(jù)施工部位的不同，參照設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范要求，以84d作為評定齡期，進(jìn)行混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)試驗(yàn)，以避免氯離子滲透造成的鋼筋銹蝕。

以甬臺溫高速公路復(fù)線靈昆一閣巷段工程甌飛1#高架橋?yàn)槔?，我施工?biāo)段起點(diǎn)至東海大堤下部結(jié)構(gòu)屬1Ⅱ類環(huán)境，其中C35樁基、C35承臺及C40墩柱均屬于海工混凝土，實(shí)行粉煤灰和礦粉雙摻，礦物摻合料比摻配比例均在50%以上，水灰比分別為0.36、0.36、0.35，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，在進(jìn)行配合比的試配過程中，不應(yīng)該只采用單一的評價(jià)指標(biāo)，還需要全面的考慮對于混凝土相關(guān)性能指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)效益、適用性等，同時(shí)還應(yīng)該重視抗裂的問題，并且對于后期的一些彈性、收縮等問題進(jìn)行關(guān)注。

2.海工高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)化中的應(yīng)用

海工高性能混凝土以其優(yōu)良的特性廣泛應(yīng)用于跨海大橋、堤壩等臨海建筑中，有效的延長了結(jié)構(gòu)物的使用壽命，降低了環(huán)境因素的干擾，為我國海工高性能混凝土的推廣提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

首先，為了保證公路橋梁的的施工質(zhì)量，對于施工前的原材料的謹(jǐn)慎挑選與合理搭配以及海工高性能混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測。如：在海工高性能混凝土的攪拌站，嚴(yán)禁使用海砂，對進(jìn)場黃砂進(jìn)行氯離子測定，優(yōu)選低堿水泥，對于海工高性能混凝土拌合物進(jìn)行84d氯離子擴(kuò)散系數(shù)測定，確保其符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，進(jìn)而保證海工高性能混凝土配合比所用的材料都符合標(biāo)準(zhǔn)。

其次，對于海工混凝土的保護(hù)層厚度進(jìn)行監(jiān)督控制。通過對于公路橋梁中墊塊材料的強(qiáng)度及抗?jié)B透性的檢測，使得相關(guān)的指標(biāo)都可以高于技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)而加強(qiáng)公路橋梁的施工質(zhì)量。

第三，重視對海工高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)。后期養(yǎng)護(hù)對混凝土強(qiáng)度增長及防止溫度、收縮裂縫等橋梁病害的產(chǎn)生至關(guān)重要，預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)用淡水養(yǎng)生，當(dāng)?shù)Y源匱乏時(shí)，養(yǎng)護(hù)劑噴涂輔以塑料薄膜覆蓋是優(yōu)先選項(xiàng)，養(yǎng)生期限不得少于14d。甬臺溫高速公路復(fù)線甌飛1#高架橋雖然地處溫州，當(dāng)?shù)厮Y源豐富，但由于是圍海造陸，大部分屬于海水，為謹(jǐn)慎起見，特意與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商，埋設(shè)自來水管道，現(xiàn)場施工結(jié)構(gòu)物全部用自來水進(jìn)行現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)，對混凝土耐久性提供了有效保障。

3.海工高性能混凝土的發(fā)展趨勢

海工高性能混凝土以其抗氯離子滲透性高、尺寸穩(wěn)定性好、工作性能優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益突出等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，隨著社會的不斷發(fā)展，將必會對其提出更高層次的要求，具體表現(xiàn)在以下兩方面：

3.1對原材料形狀及石粉含量要求進(jìn)一步提高

地材質(zhì)量的好壞，直接影響到混凝土的力學(xué)和工作性能，由于海工高性能混凝土對工作性能的較高要求，必然要求碎石進(jìn)行水洗和整形，導(dǎo)致碎石生產(chǎn)廠礦進(jìn)行生產(chǎn)工藝的革新，以滿足市場更高的質(zhì)量需求。

3.2高性能減水劑市場潛力的進(jìn)一步釋放

高性能減水劑在其高減水率的光環(huán)下，也伴隨著一些為人所詬病的問題，例如其對膠凝材料及地材變化過于敏感，導(dǎo)致混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失大或后滯，給現(xiàn)場施工帶來諸多不變，可以預(yù)見在不久的將來，與各種類型的膠凝材料及地材具有良好適應(yīng)性的減水劑必將成為其工程應(yīng)用的前提條件。

3.3大摻量礦物摻合料混凝土性能的研究

礦物摻合料具有降低混凝土水化熱、增加混凝土和易性、提高結(jié)構(gòu)物耐久性、與水泥反應(yīng)物進(jìn)行二次水化提高結(jié)構(gòu)物后期強(qiáng)度等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是受到礦物摻合料質(zhì)量波動較大及混凝土早期強(qiáng)度增長緩慢的限制，礦物摻合料的摻量仍維持在低位水平，例如，《海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（JTS 257-2-2012）中規(guī)定“同時(shí)摻入粉煤灰、?；郀t礦渣粉時(shí)，其總量不宜大于膠凝材料總量的70%”，而在實(shí)際工程運(yùn)用中礦物摻合料的摻量維持在50%左右的水平，有的甚至只有30%左右，仍存在較大提升空間。由此可見，大摻量的礦物摻合料優(yōu)劣并存，在配合比設(shè)計(jì)中要權(quán)衡利弊，尋找最佳平衡點(diǎn)，因此有必要對大摻量礦物摻合料混凝土性能進(jìn)行更深層次的研究。

4.結(jié)束語

我國基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，使得公路施工工藝取得了更高的造詣，隨著橋梁建設(shè)的不斷擴(kuò)大，混凝土耐久性研究也獲得了新的突破，通過對海工高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和發(fā)展趨勢進(jìn)行了詳細(xì)分析，我國在海工高能性混凝土方面還需要進(jìn)一步完善，希望本文可以對類似工程作為工程參考。

【參考文獻(xiàn)】

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