高性能混凝土技術在道路橋梁工程施工中的實踐

楊萬智

【摘 要】高性能混凝土具有耐久性及穩(wěn)定性優(yōu)勢，在道路橋梁工程應用中能夠有效提升工程使用壽命和路面耐久性。文章結合某跨線橋施工實例，分析高性能混凝土的制備及施工工藝，在探索高性能混凝土整體優(yōu)勢的基礎上，得出高性能混凝土在道路橋梁施工中的重要性，旨在提升道路橋梁整體質量。

【關鍵詞】高性能混凝土;道路橋梁工程;施工實踐

高性能混凝土具有高耐久性、高體積穩(wěn)定性、高工作性，并能滿足混凝土結構所要求的各項力學性能。為了達到以上需求，高性能混凝土的原材料組成與普通混凝土相差較大，具體原材料包括水泥、礦物摻和料、水、外加劑、砂、石等，其中的礦物摻和料包括硅灰、磨細礦渣、粉煤灰和磨細鋼渣等，外加劑包括減水劑、緩凝劑、減縮劑和膨脹劑等。高性能混凝土的強度與水泥強度性能成正比，所以高性能混凝土選擇的水泥C3A含量應保持在8%以下[1]。高性能混凝土良好的使用特性，能夠有效提升道路橋梁整體質量，延長使用壽命，本文在重點分析高性能混凝土技術特征的基礎上，展現(xiàn)其實踐優(yōu)勢，體現(xiàn)其在道路橋梁工程施工中應用的重要性。

1 高性能混凝土工藝的工程實踐

某道路橋梁工程為跨線橋，主橋長度為550 m，橋面寬度為22.15 m，跨徑組合為30 m+35 m+30 m，現(xiàn)場澆筑施工，屬于雙向6車道公路形式，采用預應力連續(xù)梁橋建設模式，為8跨形式。工期為2019年5月15日至2019年12月10日。該工程路面采用瀝青混凝土路面建設形式，工程結構復雜度較高，當?shù)貧夂颦h(huán)境惡劣，對混凝土施工強度提出了較高要求，對此施工單位采用高性能混凝土施工技術手段，強化工程結構的穩(wěn)定性和可靠性，保障整個工程項目的建設質量，具體施工作業(yè)采用以下工藝手段。

1.1 高性能混凝土制備工藝

高性能混凝土在當前道路橋梁工程項目施工過程中起到積極作用，為充分發(fā)揮其優(yōu)勢，需要控制好各項制備工藝。高性能混凝土的制備流程與普通混凝土并無較大差別，主要區(qū)別在于摻和料和配比方面，制備環(huán)節(jié)需要做到以下內容：{1}合理控制好各項原材料，保證高性能混凝土的制備效果。精確計算好不同原材料的使用量，一方面選用先進科學的攪拌設備，事先設定好具體的攪拌參數(shù)，明確含水量和攪拌時間;另一方面作業(yè)人員需要做好實時監(jiān)控工作，適當調整好攪拌工作，高性能混凝土的制備如圖1所示。{2}為確保高性能混凝土的制備效果，需要控制好摻和料和添加劑的使用類型和含量，根據(jù)國家規(guī)定和行業(yè)標準，如《混凝土外加劑》（GB 8076 —2008）和《混凝土外加劑應用技術規(guī)程》（GB 50119 —2013）等，嚴格把控具體的攪拌時間。合理制定水泥和水之間的配合比，從而制備出具有更高強度的水泥，使其符合工程要求的工作性和耐久性。施工環(huán)節(jié)中初步開展配合比計算工作，在反復試配環(huán)節(jié)中發(fā)揮正交試驗法的作用，明確最終的礦物摻和料的具體摻量，基準配合比為每立方米高性能混凝土中要包含水泥372 kg、粉煤灰粉90 kg、礦渣粉90 kg、硅灰48 kg、砂730 kg、石1 094 kg、水132 kg及外加劑7.8 kg。由此制作出的高性能混凝土使用壽命延長，耐久度更高[2]。{3}選擇高性能水準的攪拌設備，通過臥軸式攪拌機或者逆流式攪拌機可以起到良好效果，因為其可以在短時間內攪拌均勻。{4}在實際制備高性能混凝土的過程中，需要充分強化其ASR（硅反應）方面的適應度，為防止發(fā)生ASR現(xiàn)象，需要控制好混凝土的堿含量限值。

1.2 高性能混凝土施工工藝

為推進本次道路橋梁工程施工順利開展，需要明確具體施工工藝。

（1）全面測量本次工程的各項施工環(huán)境，做好實地勘察工作，細致檢查各項施工設備和施工工藝，避免施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤或者延誤工期的情況出現(xiàn)。嚴格按照國家道路橋梁工程施工建設標準開展作業(yè)，控制好各項施工細節(jié)。對碾壓機、振平搗鼓機等設備進行有效控制，施工之前需要檢查好各項設備的運行狀態(tài)。

（2）合理規(guī)范各項施工流程，推進測量放樣、推平、碾壓等環(huán)節(jié)的順利開展，嚴格控制模板的安裝和澆筑質量。首先，在墊層模板方面，需要詳細核對基礎中心線和標高，做好測量放線工作，按照數(shù)值安裝方式控制好側模板的作業(yè)效果，同時加以校準，并借助斜撐和支撐進行加固[3]。其次，基礎梁模板安裝過程中，需要夯實梁底土方，使用磚砌胎膜，結合承臺寬度使用1∶3水泥砂漿加以砌筑，并砌上實心磚，使其到達孔樁標高。

（3）混凝土澆筑作業(yè)。事先灑水和清掃地面，減少地面雜質，從而保障混凝土和工程地面之間充分結合。本次工程作業(yè)使用混凝土車加以運輸，施工現(xiàn)場澆筑作業(yè)環(huán)節(jié)則使用混凝土車輸送泵?，F(xiàn)場施工人員通過分層多次澆筑手段，均勻有序地澆鋪混凝土，單次澆筑長度保持在4 m左右[4]。同時為保證工程施工效果，及時采用插入式振搗器進行壓實。當澆筑好混凝土之后，及時撤除混凝土車。

（4）搭設鋼筋結構時，需要在鋼筋結構拐角處預留一定的收縮縫，支持后續(xù)混凝土自行收縮體積，并定期測定好高性能混凝土的強度和硬度。

1.3 高性能混凝土在道路橋梁工程中的應用推廣

綠色高性能混凝土是混凝土追求“道德”的必然選擇[5]。以高性能混凝土在實踐中所展現(xiàn)的延長道路壽命、提高道路耐磨度等優(yōu)勢來看，結合目前愈發(fā)嚴重的環(huán)境壓力，混凝土產業(yè)必須走低碳綠色環(huán)保道路，綠色高性能混凝土在道路橋梁工程中應用推廣至關重要。首先，需要加強高性能混凝土生產應用信息收集和統(tǒng)計分析，當前綠色高性能混凝土需要注意材料、觀念和方法的變化，優(yōu)化配合比是綠色高性能混凝土的核心技術。其次，應將高性能混凝土的優(yōu)勢深入行業(yè)，強化宣傳作用，規(guī)范行業(yè)準入，提升社會責任，促進建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。最后，加強組織領導和政策支持，目前高性能混凝土仍處于“試用”階段，需要做好推廣應用頂層設計，組織開展混凝土試點工作，政府也可以將綠色高性能混凝土的應用作為優(yōu)秀建筑設計的評判標準，鼓勵建筑企業(yè)推廣使用。

2 高性能混凝土技術對道路橋梁工程施工的重要性

2.1 高性能混凝土技術特征

高性能混凝土技術是現(xiàn)代工程項目施工中常用的混凝土手段，其是在普通混凝土基礎上，發(fā)揮現(xiàn)代科學技術優(yōu)勢，優(yōu)化混凝土材料配比，加入適量的添加劑和活性細砂，增強混凝土的強度、抗壓性和耐腐蝕性的新型混凝土。高性能混凝土表現(xiàn)出較多的優(yōu)勢特征，如早期強度較高、擁有穩(wěn)定的力學性能和較強的抗?jié)B性，可以良好適應多種惡劣工作環(huán)境。其基本特征是根據(jù)耐久性來設計的，盡量避免由于熱脹冷縮而出現(xiàn)裂縫問題，需要注意的是，單純的高強度混凝土不一定具備高性能混凝土的特征。

2.2 高性能混凝土的應用優(yōu)勢

高性能混凝土是在常規(guī)材料基礎上應用新型技術的混凝土，這一概念最早由美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）和美國認證協(xié)會（American Certification Institute，ACI）首次提出，當前各地區(qū)對高性能混凝土的評價標準不一，我國在《高性能混凝土應用技術規(guī)程》（CECS207—2006）中對高性能混凝土的定義：采用常規(guī)材料和工藝生產，具有混凝土結構所要求各項力學性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝土。高耐久度為高性能混凝土的基礎特性，人類在使用混凝土的歷史中，對混凝土進行不斷研究改進，希望能夠改善常規(guī)混凝土的劣化問題，大部分建筑施工中所使用的混凝土雖然能夠滿足實際需求，但是隨著時間的推移，都會出現(xiàn)或大或小的質量問題，據(jù)統(tǒng)計，美國用于由于混凝土劣化造成質量問題的費用為3 000億美元，英國為5億英鎊，除了經(jīng)濟損失，還會造成嚴重的社會問題，比如烏克蘭切爾諾貝利核電站的核泄漏事件，就是由于混凝土劣化導致主體結構提前失效，嚴重危害當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。為提升工程使用壽命，高性能混凝土的研制和發(fā)展至關重要。高性能混凝土在工程建設中起到重要作用，以我國道路建設為例，當前我國道路覆蓋率在20%左右，隨著城鎮(zhèn)化建設的不斷推進，道路鋪設將是城鎮(zhèn)化建設的重要內容[6]。而高性能混凝土在道路工程中的應用，其耐久性特征能夠大幅延長道路壽命，使路面耐磨減少破損，此外，高性能混凝土的透水性能也能減少熱島效應，位于江蘇連云港區(qū)的苗嶺一號高架橋，長期面臨海風的侵蝕，此種環(huán)境下，普通混凝土會出現(xiàn)裂縫影響道路橋梁整體壽命，而高性能混凝土的澆筑使用不僅滿足實際強度設計需求，同時也杜絕干縮開裂的可能。2008—2009年建成的哈大客運專線工程使用了C50高性能混凝土，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，將高性能混凝土用于梁場施工中，其中的凍融實踐經(jīng)過大量試驗，沒有表現(xiàn)出質量問題，表明高性能混凝土具備極佳抗凍融性能。高性能混凝土以耐久性、工作性和高體積穩(wěn)定的顯著優(yōu)勢彌補了普通混凝土的劣勢，在未來發(fā)展中，其必將成為混凝土產業(yè)的發(fā)展方向，但高性能混凝土也面臨脆性較高、后續(xù)發(fā)展薄弱等問題，在當前的綠色環(huán)保大背景下，高性能混凝土早期使用的穩(wěn)定度和綠色化考量則是其主要研究方向[7]。

3 結語

高性能混凝土技術在道路橋梁工程施工中的應用，可以有效提升工程耐久性，延長路面使用壽命，具有不錯的效益。高性能混凝土在道路橋梁工程施工中的應用是未來主要發(fā)展趨勢，在當前的環(huán)境壓力下，高性能混凝土的綠色發(fā)展也將成為混凝土行業(yè)的發(fā)展方向。

參 考 文 獻

[1]任海洋.高性能混凝土在橋梁工程中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2018（12）：139-140.

[2]項貽強，竺盛，趙陽.快速施工橋梁的研究進展[J].中國公路學報，2018（12）：1-27.

[3]黃柳云，宋少軍，王建軍，等.基于CATIA的BIM技術在大跨度鋼管混凝土拱橋施工中應用研究[J].公路，2019（1）：122-125.

[4]哈娜，HANa.多目標規(guī)劃高性能混凝土配合比優(yōu)化設計研究[J].建筑技術，2017（1）：29-31.

[5]張習.橋面防水層施工技術在橋梁工程中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2017（5）：215-216.

[6]董方園，鄭山鎖，宋明辰，等.高性能混凝土研究進展Ⅰ：原材料和配合比設計方法[J].材料導報，2018（1）：159-166.

[7]趙慧君，李兆彬.超強高韌性樹脂混凝土加固橋梁施工技術[J].公路，2018（11）：145-148.