高性能混凝土施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

謝強(qiáng)軍

（張家口泰保工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北張家口 075000）

0 引言

近年來，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展，水泥作為公路工程最基本也是最重要的建筑材料，每年消耗量巨大，但隨著使用年限增加，普通水泥逐漸暴露出它的缺點(diǎn)，例如韌性差、耐久性差、抗折強(qiáng)度較低等。而公路工程水泥路面也出現(xiàn)裂縫、開裂等較多病害，普通水泥作為建筑材料已難以滿足公路建設(shè)的要求[1]。高強(qiáng)度、高耐久性、高工作性的高性能混凝土可以滿足當(dāng)下社會(huì)公路建設(shè)的要求，其具有耐久性高、工作性強(qiáng)、適用性廣、強(qiáng)度高、體積穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。本文依托工程實(shí)踐，在試驗(yàn)路段制備混合料進(jìn)行攤鋪施工，并結(jié)合施工工藝，研究高性能混凝土不同礦粉摻量和減水劑含量對(duì)公路路用性能的影響。

1 原材料

1.1 水泥

水泥作為高性能混凝土重要組成成分，其性能的好壞直接決定工程質(zhì)量的優(yōu)劣，硅酸鹽水泥具有較好抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，且水化反應(yīng)中水化熱均衡，故是高性能混凝土水泥材料的優(yōu)先選擇。

1.2 礦粉

礦粉可以代替部分水泥摻加量，由于礦粉成本較低、容易獲取，可以降低工程成本，還具有環(huán)保作用。礦粉在混合料中不僅可以填充集料空隙，還能增強(qiáng)后期反應(yīng)強(qiáng)度。

1.3 減水劑

性能優(yōu)良的減水劑，不僅減水效果好、綠色環(huán)保，還可以降低混凝土坍落度，故本文對(duì)減水劑物理性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)均滿足施工要求。減水劑物理性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 減水劑物理性能檢測(cè)結(jié)果

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某公路全線長(zhǎng)50km，起點(diǎn)樁號(hào)K250+500，終點(diǎn)樁號(hào)K300+500。由于該地區(qū)水文地質(zhì)較差，采用高性能混凝土修建該段公路。本文選用某公路K260+000—K260+900道路右側(cè)作為試驗(yàn)路段，在高性能混凝土中采用不同礦粉摻量和減水劑含量，探究這兩種方案對(duì)路用性能的影響。

2.2 施工工藝

2.2.1 準(zhǔn)備工作

本文選用某公路K260+000—K260+900道路右側(cè)作為試驗(yàn)路段，將0.9km試驗(yàn)路段平均分成9段，每段長(zhǎng)100m。公路施工前需混合料每個(gè)原材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，符合規(guī)范要求才能進(jìn)行施工。

為研究高性能混凝土中不同礦粉摻量對(duì)路用性能的影響，試驗(yàn)路段A礦粉摻量為8%；試驗(yàn)路段B礦粉摻量為10%；試驗(yàn)路段C礦粉摻量為12%；試驗(yàn)路段D礦粉摻量為14%。為研究高性能混凝土中不同減水劑含量對(duì)路用性能的影響，試驗(yàn)路段E減水劑含量為0.8%；試驗(yàn)路段F減水劑含量為0.9%；試驗(yàn)路段G減水劑含量為1.0%；試驗(yàn)路段H減水劑含量為1.1%，試驗(yàn)路段J混合料使用普通水泥混凝土。按照上述方案制備高性能混凝土攤鋪試驗(yàn)路段。

2.2.2 攪拌

由于高性能混凝土中加入粉煤灰，因此混凝土攪拌工藝與普通水泥混凝土有所不同。攪拌時(shí)需要嚴(yán)格把握時(shí)間，第一步將砂、泥、粉煤灰按照先后順序放入拌和站，充分均勻攪拌1min，第一步加入水，再充分均勻攪拌4min，第一步檢測(cè)坍落度和坍落度1h經(jīng)時(shí)變化量是否滿足施工要求，最后出料并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)[2]。

2.2.3 搗實(shí)、碾壓施工

本試驗(yàn)路段采用高頻振搗器和振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行搗實(shí)與碾壓施工，首先整體試驗(yàn)路段采用高頻振搗器進(jìn)行搗實(shí)施工，局部路段采用插入式振搗器進(jìn)行緩振，緩振時(shí)間為2min。搗實(shí)施工完成后對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行碾壓壓實(shí)施工，壓實(shí)機(jī)械選用振動(dòng)壓路機(jī)，往返壓實(shí)3～5遍，壓路機(jī)行駛速度起伏不能過大，以3km/h的速度勻速行駛為宜[3]。

2.3 路用性能

2.3.1 強(qiáng)度

為研究高性能混凝土不同礦粉摻量和減水劑含量對(duì)公路路用性能的影響，本文采用四種礦粉摻量和減水劑含量制備高性能混合料攤鋪試驗(yàn)路段，施工完成，使用鉆芯法檢測(cè)試驗(yàn)路段強(qiáng)度，首先分別在八條路段輪跡帶位置處隨機(jī)選取采樣點(diǎn)，接著使用鉆芯機(jī)鉆取半徑150mm、深度600mm的試樣，最后在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)試樣強(qiáng)度，試驗(yàn)路段強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果如表2所示。不同礦粉摻量和減水劑含量與強(qiáng)度關(guān)系圖如圖1所示。

表2 試驗(yàn)路段強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果表

圖1 不同礦粉摻量和減水劑含量與強(qiáng)度關(guān)系圖

增加礦粉摻量，路面強(qiáng)度也隨之增加。由圖1可知，試驗(yàn)路段A礦粉摻量為8%，路面強(qiáng)度為44.5MPa；試驗(yàn)路段B礦粉摻量為10%，路面強(qiáng)度為49.8MPa；強(qiáng)度增加了11.9%；試驗(yàn)路段C礦粉摻量為12%，路面強(qiáng)度為54.8MPa，強(qiáng)度增加了12.6%；試驗(yàn)路段D礦粉摻量為14%，路面強(qiáng)度為60.3MPa，強(qiáng)度增加了12.0%，這是由于礦粉代替部分水泥，與水泥水化反應(yīng)后的氫氧化鈣等產(chǎn)物劇烈反應(yīng)，其反應(yīng)后的產(chǎn)物可以提高混凝土強(qiáng)度。對(duì)不同礦粉摻量與路面強(qiáng)度進(jìn)行線性分析：y=5.24x+39.25，R2=0.9997，隨著礦粉摻加量增加，路面強(qiáng)度隨之提高。

由圖1可知，減水劑含量增加，路面強(qiáng)度先增加后減小。試驗(yàn)路段E路面強(qiáng)度為45.7MPa，試驗(yàn)路段F路面強(qiáng)度為53.9MPa，試驗(yàn)路段G路面強(qiáng)度為60.3MPa，試驗(yàn)路段H路面強(qiáng)度為39.8MPa，試驗(yàn)路段G減水劑含量為1.0%，此時(shí)路面強(qiáng)度值最高。因此在使用高性能混凝土攤鋪公路時(shí)，應(yīng)注意減水劑含量不宜過高或過低，過高會(huì)導(dǎo)致路面強(qiáng)度降低，過低會(huì)導(dǎo)致公路強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)控制在1.0%為宜。

2.3.2 耐久性

為研究高性能混凝土公路路用性能，本文在試驗(yàn)路段修建一段使用普通水泥混凝土的試驗(yàn)路段J，與使用高性能混凝土的試驗(yàn)路段相互對(duì)照，施工完成后，檢測(cè)試驗(yàn)路段A、B、C、D和J的28d碳化深度，試驗(yàn)路段28d碳化深度檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 試驗(yàn)路段28d碳化深度檢測(cè)結(jié)果表

由表3可知，試驗(yàn)路段A碳化深度為3.4mm，試驗(yàn)路段B碳化深度為3.8mm，試驗(yàn)路段C碳化深度為4.1mm，試驗(yàn)路段D碳化深度為4.7mm，試驗(yàn)路段J碳化深度為6.1mm，高性能混凝土路面碳化深度明顯小于普通水泥混凝土路面，這是高性能混凝土較普通混凝土具有較高的密實(shí)性和抗?jié)B性，且高性能混凝土的氯離子滲透率也明顯低于普通混凝土，表明高性能混凝土能夠提高道路耐久性[4]。

3 結(jié)論

高性能混凝土比傳統(tǒng)水泥性能更好，本文依托工程實(shí)踐，研究高性能混凝土不同礦粉摻量和減水劑含量對(duì)公路路用性能的影響，結(jié)果表明：

（1）增加礦粉摻量，路面強(qiáng)度也隨之增加；

（2）減水劑含量控制在1.0%為宜；

（3）高性能混凝土能夠提高道路耐久性。