公路橋梁工程施工中高性能混凝土的應(yīng)用策略

馬剛

（中鐵一局集團有限公司廣州分公司，廣東廣州510000）

0 引言

根據(jù)目前的情況來看，我國公路橋梁的建設(shè)工作正處于較好的發(fā)展?fàn)顟B(tài)之中，可應(yīng)用的先進技術(shù)越來越多。為了促使公路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量得到進一步提升，還需要充分優(yōu)化建設(shè)材料。高性能混凝土材料相較于普通的混凝土材料，水泥用量顯著降低，同時水化反應(yīng)產(chǎn)生的不良影響更小，可以充分滿足公路橋梁的施工需求，有效降低施工成本[1]。由此可見，探究公路橋梁工程施工中高性能混凝土的應(yīng)用策略具有重要意義。

1 高性能混凝土的特點

高性能混凝土最為顯著的特點就是水灰比較低。因為高性能混凝土采用低堿水泥，所以高性能混凝土的擴展度更大，可以達到450mm 以上，同時坍落度可以得到更加有效的控制，一般在18～22cm 之間。同時，高性能混凝土具有較強的流動性，所以實際應(yīng)用中，根據(jù)環(huán)境情況適當(dāng)應(yīng)用外加劑即可。并且，因為對高性能混凝土進行配置的過程中，所應(yīng)用的施工工藝較為嚴格，所以高性能混凝土的勻質(zhì)性、孔結(jié)構(gòu)以及密實度均較好。相對于普通的混凝土來說，高性能混凝土的抗裂性、護筋性、耐蝕性、耐磨性等多個方面均更加優(yōu)越，使普通混凝土應(yīng)用中存在的外加劑使用量不合理、水灰比過大以及水泥用量過多等不良情況得到有效改善。同時，也不易出現(xiàn)因為水化速度過快而導(dǎo)致耐久性不足的情況。高性能混凝土主要具有以下方面的特點。

1.1 經(jīng)濟性

與等級相同的普通混凝土進行對比，高性能混凝土之中的水泥用量更少，減少水泥用量所節(jié)約的成本，完全可以抵消使用外加劑所產(chǎn)生的費用，甚至還可在一定程度上降低總成本。如果施工條件要求使用普通混凝土，則需在混凝土之中適量加入防腐劑[2]。

1.2 施工性

因為高性能混凝土之中包含大量礦渣，且細度模數(shù)適中，同時水泥用量較低、流動性較強，使混凝土的黏性得到了有效改善，所以高性能混凝土的振搗難度更低，同時不易出現(xiàn)離析情況，也就能夠更好地滿足施工的需求。即使橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土中的布筋密度較大，高性能混凝土也能夠有效滿足其對于混凝土的施工要求。并且，從整體上來看，高性能混凝土在應(yīng)用過程中的體積穩(wěn)定性、強度以及耐久性等，均能夠滿足公路橋梁工程施工的相關(guān)要求。

1.3 耐久性

混凝土是否具有良好的耐久性，決定其能否對磨損、硫酸鹽侵蝕、化學(xué)侵蝕、環(huán)境作用、凍融破壞、堿—骨料反應(yīng)以及鋼筋銹蝕等多方面導(dǎo)致的劣化進行有效抵抗。對于高性能混凝土來說，其中水泥含量較低、活性礦物含量較高，同時用水量相對較少，所以具有較高的密實性，能夠?qū)τ泻ξ镔|(zhì)的滲入以及侵蝕起到有效的抑制和抵抗作用，所以高性能混凝土的耐久性良好[3]。

1.4 在橋梁應(yīng)用中優(yōu)勢顯著

高強度混凝土即使在高溫以及高強度外力的作用之下，也能夠呈現(xiàn)出穩(wěn)固性高以及變形小的特點，能夠更加有效地保障公路橋梁的施工質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，相對于普通混凝土，高強度混凝土的強度更高。并且在橋梁應(yīng)用中，使橋梁結(jié)構(gòu)能夠呈現(xiàn)出更加充分的抗剪性能、抗拉性能、抗壓性能，在大荷載的作用之下，更有利于提升公路橋梁的安全性及穩(wěn)定性，使其中的抗腐蝕性、抗裂性能、抗?jié)B性能等均得到顯著提升，更能夠滿足公路橋梁的施工需求，并可以延長公路橋梁的使用壽命[3]。

2 高性能混凝土配制

對高性能混凝土進行制備時，應(yīng)該保障其能夠滿足施工過程中對于混凝土的各項要求，并通過對混凝土配合比以及選材等各個方面進行優(yōu)化，使混凝土的性能得到整體提升。所以在配置高性能混凝土?xí)r，應(yīng)該以周邊環(huán)境特點以及工程結(jié)構(gòu)特點作為基礎(chǔ)，同時將耐久性作為目標(biāo)，符合施工過程中的預(yù)定功能以及環(huán)境條件對于混凝土的要求，保障在高性能混凝土應(yīng)用中，其抗凍等級、抗腐蝕性、抗?jié)B透性、保護層厚度以及電通量均能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。特別是電通量這一指標(biāo)的水平，對高性能混凝土的耐久性具有重要影響，而摻合料的用量以及種類，則能夠?qū)炷岭娡慨a(chǎn)生重要影響。在設(shè)計高性能混凝土配合比的過程中，應(yīng)對摻合料的應(yīng)用數(shù)量以及種類進行合理調(diào)整，高性能混凝土電通量見表1。將高性能混凝土應(yīng)用于橋面鋪裝施工工作之中，或是凍脹線下的承臺、墩臺、蓋梁、梁板等位置，經(jīng)過200 次凍融循環(huán)之后，其抗凍指數(shù)仍然應(yīng)該在70%以上或60%以上。

表1 高性能混凝土相關(guān)參數(shù)

一般來說，高性能混凝土相應(yīng)的膠泥材料使用量參考表1。與此同時，為了促使高性能混凝土具有更加優(yōu)越的施工性、抗裂性以及耐久性，還應(yīng)適量加入粉煤灰、礦渣粉以及優(yōu)質(zhì)硅灰等各項合適的摻合料，且水膠比應(yīng)在0.45 以下，粉煤灰的用量則應(yīng)在30%以上。如果需要將高性能混凝土應(yīng)用于凍融環(huán)境之中，則應(yīng)適當(dāng)降低粉煤灰的應(yīng)用量。另外，在高性能混凝土的配置過程中，還應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求適量加入外加劑，且水膠比以及膠凝材料用量均應(yīng)與相關(guān)的技術(shù)要求相符合，而在抗凍預(yù)應(yīng)力混凝土以及無抗凍混凝土方面，其中的含氣量均應(yīng)在2%～3%。在普通的抗凍混凝土之中，含氣量則應(yīng)根據(jù)實際情況，采用試驗的方法進行確定。例如，將C30 高性能混凝土應(yīng)用于某一橋梁裝基礎(chǔ)施工之中，由相應(yīng)的試驗結(jié)果可得，其中外加劑、水、石、砂、粉煤灰、水泥的配合比應(yīng)為3.537∶161∶990∶777∶118∶275，且在膠結(jié)材料之中，粉煤灰占比34%，外加劑為聚羧酸高效減水劑，占比0.9%[4]。

3 高性能混凝土施工

3.1 原材料的選擇

對于粗集料來說，應(yīng)選擇壓碎值在8% 以上的碎石，且碎石粒徑最大不可超過25mm，且最好能夠?qū)⑵淞娇刂圃?～20mm。如果其中存在針片狀的顆粒材料，其含量應(yīng)在5% 以下，同時含泥量應(yīng)該在0.5%以下。對于細集料來說，其細度模數(shù)應(yīng)該在2.6～3.0之間，含泥量應(yīng)在1.5%以下，水泥則應(yīng)為低堿的硅酸鹽水泥。在一般環(huán)境以及強腐蝕環(huán)境之中，C3A 含量分別應(yīng)該在8%以下和5%以下。對于礦物活性摻合料來說，要求其與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完全符合。磨細礦粉的表面積應(yīng)在45m2/kg 以上，同時對混凝土應(yīng)用各項原材料的配合比進行嚴格的控制。

3.2 拌和與運輸

對高性能混凝土進行拌和的過程中，需要對各項材料的用量進行細致的控制，粗集料和細集料應(yīng)用偏差均必須在2%以下，其他各項原材料的偏差則必須在1%以下。為了促使外摻劑的使用效果得到提升，在進行拌和操作的過程中，應(yīng)該將加入外加劑的時間延后。建議應(yīng)用強制式的混凝土攪拌站，原因在于其具有自動計量功能，可以更加有效地控制各項原材料的比例。進行實際的拌和操作時，應(yīng)首先將粗、細集料和水加入其中開展拌和操作，時長至少30s，待攪拌均勻之后，再將外加劑以及膠凝材料加入其中，之后加入適量水，繼續(xù)進行拌和操作，直至混凝土完全拌和均勻。整個拌和過程應(yīng)該在2～3min 之間。之后即應(yīng)對混凝土進行輸送，輸送方式以輸送泵為主，且在輸送過程中，損失坍落度應(yīng)在10%之下，其中的時間間隔則應(yīng)在45min 以下[5]。

3.3 澆筑

在高性能混凝土澆筑的過程中，主要使用拖式輸送泵進行澆筑。在實施澆筑施工之前，必須對入模溫度、含氣量等各個方面進行有效控制，保證含氣量持續(xù)處于3%～4%之間。而對于入模溫度來說，若處于炎熱天氣的環(huán)境之下，溫度則應(yīng)在30℃以下，若處于寒冷天氣的環(huán)境之下，溫度則應(yīng)在5℃以上。所以澆筑施工應(yīng)盡可能選擇溫度、濕度均適宜的時間段，并采用連續(xù)澆筑的模式施工。在對大體積高性能混凝土進行澆筑的過程中，則應(yīng)事先準(zhǔn)備好循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，并完善遮陽棚的搭設(shè)等準(zhǔn)備工作，以避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁進行澆筑的過程中，應(yīng)保證澆筑過程的穩(wěn)定、快速和連續(xù)，完成澆筑工作的時間不可多于混凝土初凝的時間，且澆筑兩片梁所需的時間不可在6h 以上。

3.4 振搗

在振搗的過程中，應(yīng)充分控制振搗棒以“快插慢拔”的形式開展工作，且每一次插入的位置間隔應(yīng)在30cm 之內(nèi)，插入的深度則應(yīng)為50cm 左右。對于橋梁箱梁支座板、錨墊板以及下倒角等各個位置，應(yīng)注意觀察，避免出現(xiàn)預(yù)埋件或鋼筋的變形、移動、松動等情況。在針對梁底腹板開展?jié)仓ぷ鲿r，還應(yīng)適當(dāng)使用附著式振動器，需要對振搗時間進行合理控制，其中內(nèi)腹板的振搗時間應(yīng)在45s 之內(nèi)，外腹板的振搗時間則應(yīng)在30s 之內(nèi)[6]。

3.5 養(yǎng)護

完成高性能混凝土的澆筑之后，應(yīng)該及時開展相應(yīng)的養(yǎng)護工作，包括灑水養(yǎng)護、噴霧養(yǎng)護以及覆蓋養(yǎng)護等。因為高性能混凝土的水灰比相對更小，所以內(nèi)外溫差更易導(dǎo)致變形，需要及時采用茅草覆蓋等措施進行養(yǎng)護。若施工時處于高溫季節(jié)，則應(yīng)提高灑水養(yǎng)護的質(zhì)量。在一般情況下，養(yǎng)護時間應(yīng)在7～14d，并且必須對內(nèi)外溫差進行嚴格控制，保證混凝土內(nèi)外溫差持續(xù)處于15℃以下，以提升混凝土施工的質(zhì)量。

4 高性能混凝土應(yīng)用實例

某一公路橋梁，橋墩位置為柱式墩結(jié)合樁基礎(chǔ)，橋臺則為肋板式橋臺結(jié)合樁基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為高性能混凝土。該橋梁所處地區(qū)冬季溫度較低，降雪后需要使用除冰鹽。在高性能混凝土應(yīng)用過程中，適當(dāng)提升保護層厚度，同時完善振搗工作，避免混凝土中出現(xiàn)孔洞、蜂窩等情況，有效提升其中的密實程度，同時也能夠避免氯離子出現(xiàn)嚴重的擴散。同時，外加劑不含堿或是含堿量較低，所以有堿集料反應(yīng)導(dǎo)致出現(xiàn)的裂縫發(fā)生率較低。為了避免出現(xiàn)集料膨脹反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂，對集料應(yīng)從生產(chǎn)開始直至攪拌的各個工序，均進行合理的管理，避免硫酸鹽或是含氧化酶導(dǎo)致生石灰塊進入集料，由此，混凝土之中的氯離子最大不會在0.06% 以上。為了避免溫度變化導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂的情況，對橋梁的支座位置以及伸縮縫位置，均根據(jù)實際情況合理，強化養(yǎng)護工作，且其中雜物已經(jīng)被完全清除[7]。所以從總體上來看，高性能混凝土具有低水灰比、高密度、低缺陷、高耐久性的特點，不僅其自身可以促使施工質(zhì)量提升，公路橋梁之中的鋼筋也不易被侵蝕破壞。所以公路橋梁的使用效果更加良好，使用壽命也就得到了相應(yīng)的延長，可見高性能混凝土在公路橋梁工程施工中具有較高的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國公路橋梁工程施工技術(shù)不斷優(yōu)化，為了促使施工質(zhì)量得到進一步提升，有必要對施工用原材料質(zhì)量進行改善，也就需要應(yīng)用高性能混凝土。從整體上來看，高性能混凝土具有經(jīng)濟性、施工性、耐久性等多方面優(yōu)點，針對其進行配置，需要充分考慮配置材料以及各方面影響因素。在應(yīng)用高性能混凝土進行施工的過程中，需要從原材料選擇、到拌和運輸直至澆筑等各個階段，均予以充分重視，以切實提升高性能混凝土的應(yīng)用效果，進而實現(xiàn)公路橋梁工程整體施工質(zhì)量的提升，也就更利于保障公路橋梁的行車安全，以及推動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。